Executor的设计定位是什么? 怎么玩?

2020-03-12
Abstract：浅谈我对Executor体系的一些理解

今天摸自己的小项目时，从来不写并发的我突然想加入一点异步功能，翻开spring 官方教程，发现用到了ThreadPoolTaskExecutor，封装了juc里面的ThreadPoolExecutor，简单使用倒是也没啥问题吧，但是本着钻研精神还是要把整套东西翻出来看看的😿

Executor在j.u.c中的设计定位

  • 在我看来，想了解一个类，最好不要直接莽源码，而是先看看它所在的包，看看它的周边长啥样，然后观察它的设计定位，最后再去读源码，这样有助于理解和对体系产生比较整体直观的认识

  • 所以这里我想说的Executor并不只是指那个接口Executor，而是指代Executor的一个继承体系，就像TCP/IP指代整个TCP/IP协议族一样

  • 所以j.u.c中有哪几套体系？根据API文档，j.u.c大致分为以下几块

    • Executors：线程池，异步IO，轻量级的任务框架

    • Queues： LinkedBlockingQueue, ArrayBlockingQueue, SynchronousQueue, PriorityBlockingQueue, and DelayQueue

      维护线程池的阻塞队列

    • Timing: TimeUnit枚举类，提供各种时间单位，用于各种超时判断等

    • Synchronizers：几个核心类，比较倾向操作系统调度原理的实现

      • Semaphore 经典的基于信号量机制的并发类
      • CountDownLatch 基于信号量机制，配合Semaphore使用
      • A CyclicBarrier is a resettable multiway synchronization point useful in some styles of parallel programming.并行计算用
      • A Phaser provides a more flexible form of barrier that may be used to control phased computation among multiple threads.
      • An Exchanger allows two threads to exchange objects at a rendezvous point, and is useful in several pipeline designs 多管道通信相关

    • Concurrent Collections：并发集合类，不用多说了吧，核心中的核心，非常重要

    • Memory Consistency Properties：保证可见性和同步（happens-before）

  • 再结合Executor系列的API可以发现，Executor系列的主要任务就是将并发任务解耦为以下三部分

    • 线程创建，线程管理，线程复用 ThreadPool
    • 任务执行 Executor.submit()/execute()
    • 接收结果集 Future

    相互独立，分工明确，从而形成解耦，可以说是非常的Object Orient啊☕️

Executor内部分层

  • Task层：指定提交的任务，具体来讲就是实现了Callable & Runnable接口的对象

  • ExecutorSerivice层：生产各种用途不同的线程池，可以通过静态工厂Executors.newXXXXThreaPool(n)拿到（也可以自己定义ThreadPoolExecutor），然后执行提交的任务

    • FixedThreadPool，固定大小的线程池
    • CacheThreadPool，可扩展能自动回收的线程池
    • ScheduleThreadPool，支持周期任务
    • WorkStealingPool
    • SingleThreadExecutor，只运行单个线程的线程池
    • SingleThreadScheduledExecutor，支持周期任务的单线程池
    • 以及自定义的ThreadPoolExecutor

  • Future层：接受Executor执行的结果

举个简单的例子就是：创建执行器服务(ExecutorService)->指定线程池大小->提交任务->返回结果

ExecutorService service=Executors.newFixedThreadPool(10);
String example = service.submit(() -> { //Callable是Functional Interface，可以直接走Lambda表达式
    System.out.println("This is a example");
    return "Task Over";
}).get();

和直接走Thread又有什么区别呢？

功能上看，似乎没什么大不了的，但是Executor框架做到了以下几件事：

  • 自动管理线程，最大程度地减小线程创建和销毁所造成的额外开销
  • 减少线程切换上下文产生的开销
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