Java多线程面试准备:聊聊Executor框架

Executor框架的两级调度模型

在HotSpot VM的线程模型中,Java线程被一对一映射为本地操作系统线程。Java线程启动时会创建一个本地操作系统线程;当Java线程终止时,这个操作系统线程也会被回收。操作系统会调用所有线程并将他们分配给可用的CPU。

可以将此种模式分为两层,在上层,Java多线程程序通常把应用程序分解为若干任务,然后使用用户级的调度器(Executor框架)将这些任务映射为固定数量的线程;在底层,操作系统内核将这些线程映射到硬件处理器上。

两级调度模型的示意图:

image

Executor框架的结构

Executor框架主要由3大部分组成:

  • 任务: 包括被执行的任务需要实现的接口:Runable 接口、Callable接口;
  • 任务的执行: 包括任务执行机制的核心接口Executor,以及继承自Executor的ExecutorService接口。Executor框架有两个关键类实现了ExecutorService接口:ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor、ForkJoinPool;
  • 任务的异步计算结果: 包括Future接口和实现Future接口的FutureTask类、ForkJoinTask类。

框架的类与接口:

image

注意一下: 此图不完整,Executor框架的成员还包括: CompletionServiceExecutorCompletionServiceForkJoinTask、ForkJoinPool


Executor框架的成员介绍

1、Runnable接口 和 Callable接口

Runnable接口和Callable接口的实现类,都可以被ThreadPoolExecutor或Scheduled- ThreadPoolExecutor执行。它们之间的区别是Runnable不会返回结果,而Callable可以返回结 果。

除了可以自己创建实现Callable接口的对象外,还可以使用工厂类Executors来把一个 Runnable包装成一个Callable。

//Executors方法
public static Callable<Object> callable(Runnable task);
public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result);
2、Executor、ExecutorService、AbstractExecutorService、ScheduledExecutorService

Executor 接口: 是Executor框架的基础,它将任务的提交与任务的执行分离开来。 ExecutorService 接口: 扩展了Executor接口,提供了管理终止的方法(shutdown( ) ,etc),以及可为跟踪一个或多个异步任务执行状况而生成 Future 的方法。 AbstractExecutorService 类: 提供 ExecutorService 执行方法的默认实现。 ScheduledExecutorService 接口: 一个特殊的 ExecutorService,提供了 可安排在给定的延迟后运行或定期执行的命令。

3、ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor通常使用工厂类Executors来创建。Executors可以创建3种类型的ThreadPoolExecutor:SingleThreadExecutor、FixedThreadPool和CachedThreadPool。 以下是这三种线程池的应用场景说明:

  • FixedThreadPool适用于为了满足资源管理的需求,而需要限制当前线程数量的应用场 景,它适用于负载比较重的服务器。
  • SingleThreadExecutor适用于需要保证顺序地执行各个任务;并且在任意时间点,不会有多 个线程是活动的应用场景。
  • CachedThreadPool是大小无界的线程池,适用于执行很多的短期异步任务的小程序,或者 是负载较轻的服务器 4、ScheduledThreadPoolExecutor

ScheduledThreadPoolExecutor通常使用工厂类Executors来创建。Executors可以创建2种类 型的ScheduledThreadPoolExecutor,如下。

  • ScheduledThreadPoolExecutor:包含若干个线程的ScheduledThreadPoolExecutor。
  • SingleThreadScheduledExecutor:只包含一个线程的ScheduledThreadPoolExecutor。
5、Future 接口

Future接口和实现Future接口的FutureTask类用来表示异步计算的结果。当我们把Runnable 接口或Callable接口的实现类提交(submit)给ThreadPoolExecutor或 ScheduledThreadPoolExecutor时,ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor会向我们 返回一个FutureTask对象。下面是对应的API。

<T> Future<T> submit(Callable<T> task)
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result)
Future<> submit(Runnable task)

有一点需要读者注意,到目前最新的JDK 8为止,Java通过上述API返回的是一个 FutureTask对象。但从API可以看到,Java仅仅保证返回的是一个实现了Future接口的对象。在将 来的JDK实现中,返回的可能不一定是FutureTask

作者:jinggod
出处:http://www.cnblogs.com/jinggod/p/8488648.html

原文发布于微信公众号 - 好好学java(SIHAIloveJAVA)

原文发表时间:2018-10-15

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