一、Executor框架简介

1、基础简介

Executor系统中，将线程任务提交和任务执行进行了解耦的设计，Executor有各种功能强大的实现类，提供便捷方式来提交任务并且获取任务执行结果，封装了任务执行的过程，不再需要Thread().start()方式，显式创建线程并关联执行任务。

2、调度模型

线程被一对一映射为服务所在操作系统线程，启动时会创建一个操作系统线程；当该线程终止时，这个操作系统线程也会被回收。

3、核心API结构

Executor框架包含的核心接口和主要的实现类如下图所示：

线程池任务：核心接口：Runnable、Callable接口和接口实现类；

任务的结果：接口Future和实现类FutureTask；

任务的执行：核心接口Executor和ExecutorService接口。在Executor框架中有两个核心类实现了ExecutorService接口，ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor。

二、用法案例

1、API基础

ThreadPoolExecutor基础构造

1public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
2                          int maximumPoolSize,
3                          long keepAliveTime,
4                          TimeUnit unit,
5                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
6                          ThreadFactory threadFactory,
7                          RejectedExecutionHandler handler) {}

参数名

说明

corePoolSize

线程池的核心大小，队列没满时，线程最大并发数

maximumPoolSize

最大线程池大小，队列满后线程能够容忍的最大并发数

keepAliveTime

空闲线程等待回收的时间限制

unit

keepAliveTime时间单位

workQueue

阻塞的队列类型

threadFactory

创建线程的工厂，一般用默认即可

handler

超出工作队列和线程池时，任务会默认抛出异常

2、初始化方法

1ExecutorService ：Executors.newFixedThreadPool();
2ExecutorService ：Executors.newSingleThreadExecutor();
3ExecutorService ：Executors.newCachedThreadPool();
4
5ThreadPoolExecutor ：new ThreadPoolExecutor() ;

通常情况下，线程池不允许使用Executors去创建，而是通过ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。

3、基础案例

1package com.multy.thread.block08executor;
2import java.util.concurrent.*;
3
4public class Executor01 {
5    // 定义线程池
6    private static ThreadPoolExecutor poolExecutor = new ThreadPoolExecutor(
7                    3,10,5000,TimeUnit.SECONDS,
8                    new SynchronousQueue<>(),Executors.defaultThreadFactory(),new ExeHandler());
9    public static void main(String[] args) {
10        for (int i = 0 ; i < 100 ; i++){
11            poolExecutor.execute(new PoolTask(i));
12            //带返回值：poolExecutor.submit(new PoolTask(i));
13        }
14    }
15}
16// 定义线程池任务
17class PoolTask implements Runnable {
18
19    private int numParam;
20
21    public PoolTask (int numParam) {
22        this.numParam = numParam;
23    }
24    @Override
25    public void run() {
26        try {
27            System.out.println("PoolTask "+ numParam+" begin...");
28            Thread.sleep(5000);
29        } catch (Exception e) {
30            e.printStackTrace();
31        }
32    }
33    public int getNumParam() {
34        return numParam;
35    }
36    public void setNumParam(int numParam) {
37        this.numParam = numParam;
38    }
39}
40// 定义异常处理
41class ExeHandler implements RejectedExecutionHandler {
42    @Override
43    public void rejectedExecution(Runnable runnable, ThreadPoolExecutor executor) {
44        System.out.println("ExeHandler "+executor.getCorePoolSize());
45        executor.shutdown();
46    }
47}

流程分析

线程池中线程数小于corePoolSize时，新任务将创建一个新线程执行任务，不论此时线程池中存在空闲线程；
线程池中线程数达到corePoolSize时，新任务将被放入workQueue中，等待线程池中任务调度执行；
当workQueue已满，且maximumPoolSize>corePoolSize时，新任务会创建新线程执行任务；
当workQueue已满，且提交任务数超过maximumPoolSize，任务由RejectedExecutionHandler处理；
当线程池中线程数超过corePoolSize，且超过这部分的空闲时间达到keepAliveTime时，回收该线程；
如果设置allowCoreThreadTimeOut(true)时，线程池中corePoolSize范围内的线程空闲时间达到keepAliveTime也将回收；

三、线程池应用

应用场景：批量账户和密码的校验任务，在实际的业务中算比较常见的，通过初始化线程池，把任务提交执行，最后拿到处理结果，这就是线程池使用的核心思想：节省资源提升效率。

1public class Executor02 {
2
3    public static void main(String[] args) {
4        // 初始化校验任务
5        List<CheckTask> checkTaskList = new ArrayList<>() ;
6        initList(checkTaskList);
7        // 定义线程池
8        ExecutorService executorService ;
9        if (checkTaskList.size() < 10){
10            executorService = Executors.newFixedThreadPool(checkTaskList.size());
11        }else{
12            executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
13        }
14        // 批量处理
15        List<Future<Boolean>> results = new ArrayList<>() ;
16        try {
17            results = executorService.invokeAll(checkTaskList);
18        } catch (InterruptedException e) {
19            Thread.currentThread().interrupt();
20        }
21        // 查看结果
22        for (Future<Boolean> result : results){
23            try {
24                System.out.println(result.get());
25                // System.out.println(result.get(10000,TimeUnit.SECONDS));
26            } catch (Exception e) {
27                e.printStackTrace() ;
28            }
29        }
30        // 关闭线程池
31        executorService.shutdownNow();
32    }
33
34    private static void initList (List<CheckTask> checkTaskList){
35        checkTaskList.add(new CheckTask("root","123")) ;
36        checkTaskList.add(new CheckTask("root1","1234")) ;
37        checkTaskList.add(new CheckTask("root2","1235")) ;
38    }
39}
40// 校验任务
41class CheckTask implements Callable<Boolean> {
42    private String userName ;
43    private String passWord ;
44    public CheckTask(String userName, String passWord) {
45        this.userName = userName;
46        this.passWord = passWord;
47    }
48    @Override
49    public Boolean call() throws Exception {
50        // 校验账户+密码
51        if (userName.equals("root") && passWord.equals("123")){
52            return Boolean.TRUE ;
53        }
54        return Boolean.FALSE ;
55    }
56}

线程池主要用来解决线程生命周期开销问题和资源不足问题，通过线程池对多个任务线程重复使用，线程创建也被分摊到多个任务上，多数任务提交就有空闲的线程可以使用，所以消除线程频繁创建带来的开销。

四、源代码地址

1GitHub·地址
2https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
3GitEE·地址
4https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

Java并发编程(08)：Executor线程池框架