1.介绍

1.1 Executor框架的两级调度模型

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。

1.2 Executor框架的结构与成员

Executor框架主要由以下3大部分组成： 1.任务。包括被执行任务需要实现的接口：Runnable接口或Callable接口。 2.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)。 3.异步计算的结果。包括接口Future和实现Future接口的FutureTask类。

2.ThreadPoolExecutor

Executor框架最核心的类是ThreadPoolExecutor，它是线程池的实现类。

线程池状态

构造方法

提交任务

关闭线程池

shutdown

shutdownNow

awaitTermination

2.1 FixedThreadPool

2.1.1 介绍

FixThreadPool被称为可重用固定线程数的线程池。

keepAliveTime为多余的空闲线程等待新任务的最长时间，超过这个时间后多余的线程将被终止。 FixThreadPool把keepAliveTime设置为0L，意味着多余的空闲线程会被立即终止。

2.1.3 无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列

2.1.4 适用场景

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。适用于任务量已知，相对耗时的任务。

2.2 SingleThreadPool

2.2.1 介绍

希望多个任务排队执行，任务数为1，当任务数多于1时，会放入无界队列排队。任务执行完毕，这唯一的线程也不会释放。

跟自己创建单线程的区别：

2.2.2 使用

使用单个Worker线程。 SingleThreadExecutor使用无界队列LinkedBlockingQueue作为线程池的工作队列（队列的容量为Integer.MAX_VALUE）。SingleThreadExecutor使用无界队列作为工作队列对线程池带来的影响与FixedThreadPool相同。

2.2.3 适用场景

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。

2.3 CachedThreadPool

2.3.1 介绍

CachedThreadPool是一个会根据需要创建新线程的线程池。 直白地讲，它没有容量，没有线程来取是放不进去的。它还可以无限创建。

2.3.2 构造函数

corePoolSize设置为0，maximumPoolSize设置为Integer.MAX_VALUE，keepAliveTime设置为60L（意味着CachedThreadPool中的空闲线程等待新任务的最长时间为60秒，空闲线程超过60秒后将会被终止）。

2.3.3 使用

CachedThreadPool使用没有容量的SynchronousQueue作为线程池的工作队列， 但CachedThreadPool的maximumPool是无界的。这意味着，如果主线程提交任务的速度高于 maximumPool中线程处理任务的速度时，CachedThreadPool会不断创建新线程。极端情况下， CachedThreadPool会因为创建过多线程而耗尽CPU和内存资源。

SynchronousQueue是一个没有容量的阻塞队列。每个插入操作必须等待另一 个线程的对应移除操作，反之亦然。CachedThreadPool使用SynchronousQueue，把主线程提交的任务传递给空闲线程执行。 CachedThreadPool中任务传递的示意图如图所示。

2.3.4 适用场景

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。

3.ScheduledThreadPoolExecutor

3.1 Timer的缺点

Timer对应的是单个后台进程，而ScheduledThreadPoolExecutor可以在构造函数中指定多个对应的后台线程数。

3.2 运行

任务队列DelayQueue是一个无界队列。 执行主要分两大部分： 1.当调用scheduleAtFixedRate(以上一个任务开始的时间计时,到时间如果上一个任务没有执行完毕，则需要等上一个任务执行完毕后立即执行)或scheduleWithFixedDelay(从上次任务结束时开始算)方法时，会向DelayQueue添加一个ScheduledFutureTask。 2.线程池的线程从DelayQueue中获取ScheduleFutureTask，然后执行任务。

3.3 异常

默认情况下，即使第一个任务出现异常，第二个任务也会照常执行。 异常的处理方法： 1.用try catch捕获 2.Future接收结果，get()获取异常信息

3.4 ScheduledThreadPoolExecutor实现

3.4.1 ScheduledFutureTask

3.4.2 DelayQueue

DelayQueue封装了一个PriorityQueue，这个PriorityQueue会对队列中的Scheduled- FutureTask进行排序。排序时，time小的排在前面（时间早的任务将被先执行）。如果两个 ScheduledFutureTask的time相同，就比较sequenceNumber，sequenceNumber小的排在前面（也就 是说，如果两个任务的执行时间相同，那么先提交的任务将被先执行）。

3.4.3 执行任务的四个步骤

1.线程从DelayQueue中获取已到期的ScheduledFutureTask 2.线程执行这个ScheduledFutureTask 3.线程修改这个ScheduledFutureTask的time变量为下次要执行的时间 4.线程将这个ScheduledFutureTask放回到DelayQueue

3.4.4 获取任务的过程

获取任务分3大步骤： 1.获取Lock 2.获取周期任务 （1）如果PriorityQueue为空，当前线程到Condition中等待；否则执行下面的2.2 （2）如果PriorityQueue的头元素的time时间比当前时间大，到Condition中等待到Time时间，否则执行下面的2.3 （3）获取PriorityQueue的头元素；如果PriorityQueue不为空，则唤醒在Condition中等待的所有线程。 3.释放Lock

ScheduledThreadPoolExecutor在一个循环中执行步骤2，直到线程从PriorityQueue获取到一个元素之后，才会退出循环。

3.4.5 添加任务

向DelayQueue添加任务的3大步骤： 1.获取Lock 2.添加任务 (1)向PriorityQueue添加任务 (2)如果添加的任务是PriorityQueue的头元素，则唤醒在Condition中等待所有线程 3.释放Lock

4.FutureTask

Future接口和实现FutureTask类，代表异步计算的结果。

4.1 Future接口

4.2 FutureTask简介

FutureTask除了实现Future接口外，还实现了Runnable接口。因此，FutureTask可以交给Executor执行，也可以由调用线程直接执行（FutureTask.run()）。 FutureTask可以处于下面3种状态： 1.未启动。run之前 2.已启动。run被执行过程中 3.已完成。执行完后正常结束，或被取消（FutureTask.cancel(…)），或执行FutureTask.run()方法时抛出异常而异常结束，FutureTask处于已完成状态。

当FutureTask处于未启动或已启动状态时，执行FutureTask.get()方法将导致调用线程阻塞；当FutureTask处于已完成状态时，执行FutureTask.get()方法将导致调用线程立即返回结果或抛出异常。

4.3 FutureTask的使用

可以把FutureTask交给Executor执行；也可以通过ExecutorService.submit（…）方法返回一个 FutureTask，然后执行FutureTask.get()方法或FutureTask.cancel（…）方法。除此以外，还可以单独 使用FutureTask。

4.4 FutureTask的实现

FutureTask的实现基于AQS。 每一个基于AQS实现的同步器都会包含两种类型的操作： 1.至少一个acquire操作。这个操作阻塞调用线程，除非/直到AQS的状态允许这个线程继续执行。FutureTask的acquire操作为get()/get(long timeout,TimeUnit unit)方法调用。 2.至少一个release操作。这个操作改变AQS的状态，改变后的状态可允许一个或多个阻塞线程被解除阻塞。FutureTask的release操作包括run()方法和cancel(…)方法。

FutureTask的设计示意图： get方法 run方法 级联唤醒

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