第十章 Executor框架
第十章 Executor框架
线程的工作单位是Runnable和Callable，执行机制由Executor框架提供。
10.1Executor框架简介
10.1.1Executor框架的两级调度
在上层，Java多线程程序通常把应用分解成为若干任务，然后使用用户级的调度器(Executor框架)将这些任务映射成为固定数量的线程；在底层，操作系统内核将这些线程映射到硬件处理器上。
应用程序通过Executor框架控制上层的调度；而下层的调度由操作系统内核控制，下层的调度不受应用程序的控制。
10.1.2Executor框架的结构和成员
1.Executor框架的结构
主要分为3大部分：
1.任务：被执行任务需要实现的接口：Runnable接口和Callable接口
2.任务的执行：任务执行机制的核心接口Executor，以及继承自Executor的Executor的ExecutorService接口。Executor框架有两个关键类实现了ExecutorService接口(ThreadPoolExecutor和ScheduThreadPoolExecutor)。
3.异步计算结果：包含接口Future和实现Future接口的FutureTask类。
主线程首先要创建实现Runnable或者Callable接口的任务对象。
1.Executors可以把一个Runnable对象封装成为一个Callable对象
2.然后将Runnable对象或者Callable对象直接交给ExecutorService执行
3.ExecutorService将返回一个实现Future接口的对象。由于FutureTask实现Runnable，程序员也可以创建FutureTask，然后直接交给ExecutorService执行。
4.主线程可以执行FutureTask.get()方法等待任务执行完成。
2.Executor框架的成员
Executor框架的主要成员：ThreadPoolExecutor、ScheduledThreadPoolExecutor、Future接口、Runnable接口、Callable接口和Executors
(1)ThreadPoolExecutor
3种类型：SingleThreadExecutor、FixedThreadPool、CachedThreadPool。
FixedThreadPool：创建使用固定线程数，使用当前线程数量的应用场景，比较适应负载比较重的服务器
SingleThreadExecutor: 创建单个线程的SingleThreadExector，适用于保证顺序第执行各个任务
CachedThreadPool:创建一个根据需要创建新线程，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。
(2)ScheduledThreadPoolExecutor
通常使用工厂类Executors创建。2种类型的ScheduThreadPoolExecutor：
ScheduledThreadPoolExecutor：包含若干线程，适用于需要多个后台线程执行周期任务，同时为了满足资源管理的需求而限制后台线程的数量的应用场景。
SingleThreadScheduledExecutor：包含一个线程，适用于需要单个后台线程执行周期任务，同时需要保证顺序的执行各个任务的应用场景。
3.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。
4.Runnable接口和Callable接口
这个接口的实现类可以被ThreadPoolExecutor或SchedledThreadPoolExecutor执行。他们之间的区别是Runnable不返回结果，Callable可以返回结果。
10.2ThreadPoolExecutor详解
Executor核心类是ThreadPoolExecutor，线程池的额主要实现类：
1.coolPool：核心线程池大小
2.maximumpool：最大线程池的大小
3.BlockingQueue:用来暂时保存任务的工作队列
4.RejectedExecutionHandler:当ThreadPoolExcutor已经关闭或ThreadPoolExecutor已经饱和时，executor方法调用的Handler
可以创建3类型：
FixedThreadPool
SingleThreadExecutor
CachedThreadPool
10.2.1FixedThreadPool
可重用固定线程数的线程池。
核心线程数和最大线程数都是制定参数
当线程数大于corePoolSize时，KeepAliveTime为多余的空闲线程等待任务的最长时间，超过这个时间后多余的线程被终止。这里的设置为0L
流程如下：
1.当前运行的线程数少于corePoolSize，除创建线程执行任务
2.运行线程数等于corePoolSize，将任务加入LinkedBlockingQueue
3.反复冲队列获取任务，使用无界对类，最大仁良伟整型最大值
10.2.2SIngleThreadExecutor详解
使用单个worker线程的Executor
核心线程数和最大线程数设置为1，使用无界队列作为组塞队列
10.2.3CachedThreadPool详解
根据需求创建新线程的线程池。
核心线程池数量为0，最大为整型最大值，KeepAliveTime为60秒，使用SynchronousQueue作为线程池的工作队列
10.3ScheduledThreadPoolExecutor详解
继承自ThreadPoolExecutor，主要用于给定的延迟之后运行，或者定期执行任务。
10.3.1ScheduledThreadPoolExecutor的运行机制
使用DelayQueue无界队列，核心线程数和最大线程数没有什么意义
执行分为两部分：
1.当调用SchedThreadPoolExecutor的scheduledAtFixedRate()或者scheduleWithFixedDelay()方法是，会想SchedThreadPoolExecutor()的DelayQueue添加一个实现了RunnableScheduledFuture接口的ScheduledFutureTask。
2.线程池中的线程从DelayQueue中获取ScheduledFutureTask然后执行任务。
10.3.2ScheduledThreadPoolExecutor的实现
3个成员变量
long型成员time，表示这个任务将要被执行的具体时间
long型成员sequenceNumber，表示这个任务被添加ScheduThreadPoolExecutor中的序号
long型成员变量preiod，表示任务执行的间隔周期
DelayQueue封装优先队列，根据time进行升序排序，time小的排在前面，如果time相同，就比较sequenceNumber，小的排在前面。
执行流程：
1.线程获取到期任务，任务指的是time大于等于当前时间
2.线程执行这个ScheduFutrueTask
3.线程修改ScheduledFutreTask的time变量为下次要修改的执行时间
4.修改后放入队列
DelayQueue.take()方法的源代码
分为三个步骤
1.获取lock
2.获取周期任务
如果队列为空，当前线程Condition中等待，否则执行y下一步
如果队列头元素的time时间比当前时间大，到Condition中等待到time时间，否则下一步
获取队列都元素，如果队列不为空，唤醒Condition中的所有线程
3释放锁
下面是队列的add执行示意图
分为3个步骤
1.获取Lock
2.添加任务
向队列添加任务，唤醒Condition中等待的所有线程
3.释放锁
10.4FutureTask详解
Future接口和实现Future接口的FutureTask类，代表异步计算的结果。
10.4.1FutureTask简介
FutureTask.run() 方法执行的时机；FutureTask处于下面3种状态
1.未启动。没有执行run方法之前，这个FutureTask处于未启动状态
2.已启动。run方法被执行的过程，处于已启动状态
3.已完成，执行完成
FutureTask的get方法和cancel方法执行示意图
10.4.2FutureTask的使用
当一个线程等待另一个线程吧某个任务执行完成后他才能继续执行，此时可以使用FutureTask。
当多个线程试图同时执行同一个任务时，只允许一个线程执行任务，其他线程需要等待这个任务执行完成在能继续执行。
10.4.3FutureTask的实现
FutureTask的实现基于AQS。
下面是FutureTask的示意图
Sync是FutureTask的内部私有类，继承自AQS。创建FutureTask时会创建内部私有的成员对象Sync，FutureTask所有的公有方法都直接委托给内部私有的Sync。
线程级联唤醒