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任務執行（第六章）
任務執行
任務邊界：當圍繞“任務執行”來設計應用程序時，第一步就是要找出清晰的任務邊界。
1.為每個任務創建一個線程的風險：
- 線程生命周期的開銷非常高：線程的創建於銷毀
- 資源消耗：活躍的線程會消耗係統資源，尤其是內存。如果可運行的線程數量多於可用處理器的數量，那麼有些線程將閑置。所以，如果已經擁有足夠多的線程使CPU保持忙碌狀態，那麼創建再多的線程反而會降低性能
-
穩定性：在可創建線程的數量上存在一定限製，這個閑置值將隨平台的不同而不同，並且受多個因素閑置。如果破壞了這些限製，那麼可能拋出OutOfMemoryError異常
應該對程序中創建的線程數量進行限製。
2. Executor框架
在Java中，執行任務的主要抽象不是Thread，而是Executor。
public interface Executor {
void execute(Runnable command);
}
Executor框架能支持多種不同類型的任務執行策略，它提供了一種標準的方法將任務的提交過程與執行過程解耦，並用Runnable來表示任務。Executor的實現還提供了對生命周期的支持，以及統計信息收集、應用程序管理機製和性能監視等機製。
Executor基於生產者----消費者模式，提交任務的操作相當於生產者，執行任務的線程相當於消費者。
1. Executor的生命周期
JVM隻有在所有（非守護）線程都終止後才會退出，因此，如果Executor沒有正確關閉，那麼JVM將無法退出。
Executor執行的任務有4個證明周期階段：創建、提交、開始和完成。已提交但尚未開始的任務可以取消，但對於已經開始執行的任務，隻有當他們響應中斷時才能取消。
Executor擴展了ExecutorService接口，用於管理生命周期：
//Executor的生命周期有3中運行狀態：運行、關閉和已終止。
public interface ExecutorService extends Executor {
/shutdown執行平穩的關閉過程：不再接受新任務，同時等待已提交的任務執行完----包括那些還未開始執行的任務/
void shutdown();
/shutdownNow將執行粗暴的關閉過程：它將嚐試取消所有運行中的任務，並且不再啟動隊列中尚未開始執行的任務/
List<Runnable> shutdownNow();
boolean isShutdown();
boolean isTerminated();
boolean awaitTermination(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedExecutor;
}
Executor的缺陷：
1. Executor使用Runnable作為基本的任務標誌形式，但Runnable中的run()不能返回值也不能拋出異常
3.執行策略
在執行策略中定義了任務執行的“What、Where、When、How”等方麵。包括：
1. 在什麼（what）線程中執行
2. 任務按照什麼順序（FIFO、LIFO、優先級）執行
3. 有多少個（how many）任務能並發執行
4. 在隊列中有多少個（how many）任務等待執行
5. 如果係統由於過載而需要拒絕一個任務，那麼應該選擇哪一個（which）任務？另外如何（how）通知應用程序有任務被拒絕
6. 在執行一個任務之前或之後，應該進行哪些（what）動作
4.線程池
線程池指管理一組同構工作線程的資源池。
可以通過調用Executor中的一些靜態函數創建線程池：
1. newFixedThreadPool：創建一個固定長度的線程池，每當提交一個任務時就創建一個線程，直到創建的線程數量達到最大，此後線程的數量不會再變化。如果某個線程由於發生未預期的Exception而結束，那麼線程會補充一個新的線程
2. newCachedThreadPool：創建一個可緩存的線程池，如果線程池的規模超過了處理需求，那麼將回收空閑的線程，而當需求增加時，則可以添加新的線程，線程池的規模不存在人任何限製
3. newSingleThreadExecutor：單線程的Executor，它創建單個工作者線程來執行任務，如果這個線程異常結束，會創建一個新的線程來代替，其能確保依照任務在隊列中的順序串行序執行
4. new ScheduledThreadPool：創建一個固定長度的線程池，而且以延時或定時的方式來執行順序
“在線程池中執行任務”要比“為每個任務分配一個線程”優勢更多。
5.延遲任務與周期任務
Timer類負責管理延遲任務以及周期任務，但是Timer類存在一些缺陷，應該考慮使用ScheduledThreadPool類代替它。
Timer類的缺陷
1. Timer在執行所有定時任務時隻會創建一個線程，如果某個任務的延時時間過長，那麼將破壞其他TimerTask的定時精確性。
2. 如果TimerTask拋出了一個未受檢查的異常，由於Timer線程並不捕獲異常，因此Timer將終止線程的執行。
如果要構建自己的調度服務，那麼可以使用DelayQueue，它實現了BlockingQueue，並為ScheduledThreadPoolExecutor提供調度功能。DelayQueue管理著一組Delayed對象，每個Delayed對象都有一個相應的延遲時間：在DelayQueue中，隻有某個元素逾期後，才能從DelayQueue中執行take操作，從DelayQueue中返回的對象將根據他們的延遲時間進行排序。
6.Callable與Future
Callable提供了一種相比Runnable更好的抽象：call,call()有返回值（要用Callable表示無返回值的任務，使用Callable），並且允許拋出異常。
Future表示一個任務的生命周期，並提供了相應的方法來判斷是否已經完成或取消，以及獲取任務的結果和取消任務等。Future意味著任務的生命周期隻能前進，不能後退。
如果任務拋出了異常，那麼get將異常封裝為ExecutorException並重新拋出，並且可以通過getCause來獲得被封裝的初始異常，如果任務被取消，那麼get將拋出 CancellationException
public interface Callable<V> {
V call() throws Exception；
}
public interface Future<V> {
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
V get() throws InterruptedException,ExecutionException，
CancellationException;
V get(long timeOut,TimeUnit unit) throws InterruptedException,ExecutionException，
CancellationException,TimeoutException;
}
隻有當大量相互獨立且同構的任務可以並發處理時，才能體現出將程序的工作負載分配到多個任務中帶來的性能提升。
最後更新：2017-11-04 18:03:47