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Java Executor框架详解

在Java中，线程池的实现通过Executor框架来管理任务的执行。Executor框架将任务的提交与执行分离开来，通过两级调度模型（应用层和操作系统层）高效地管理线程资源。

Executor框架简介

Executor框架的两级调度模型可以分为以下几个部分：

Executor框架的结构与成员

Executor框架主要包括以下关键成员：

Executor框架的使用示意图

主线程通过以下步骤使用Executor框架：

ThreadPoolExecutor详解

ThreadPoolExecutor是Executor框架的核心实现类，主要用于执行被提交的任务。通过工厂类Executors，可以创建三种类型的ThreadPoolExecutor：

FixedThreadPool的实现

FixedThreadPool的核心参数包括：

• corePoolSize：核心线程数。
• maximumPoolSize：最大线程数。
• keepAliveTime：空闲线程的存活时间。

FixedThreadPool的执行流程：

SingleThreadExecutor的实现

SingleThreadExecutor只使用一个线程执行任务，适用于需要保证任务顺序的场景。其核心参数与FixedThreadPool相同，主要区别在于使用单个线程执行所有任务。

CachedThreadPool的实现

CachedThreadPool的核心参数包括：

• corePoolSize：0（核心线程数为空）。
• maximumPoolSize：无界（Integer.MAX_VALUE）。

其执行流程：

ScheduledThreadPoolExecutor详解

ScheduledThreadPoolExecutor用于在指定延迟后执行任务，或定期执行任务。其核心实现包括：

ScheduledThreadPoolExecutor的任务执行流程

Future接口与FutureTask

Future接口与FutureTask类用于表示异步计算的结果。FutureTask的三种状态：

FutureTask的实现

FutureTask基于AbstractQueuedSynchronizer（AQS）实现，通过Sync内部类管理同步状态。其获取和释放操作通过AQS实现：

FutureTask的级联唤醒

当线程执行get方法或cancel方法时，会唤醒所有等待的线程，形成级联唤醒效果，确保任务高效执行。

示例代码

以下是使用FutureTask的示例代码：

private final ConcurrentMap
   
    > taskCache = new ConcurrentHashMap
    
     >();private String executionTask(final String taskName) throws InterruptedException, ExecutionException {    while (true) {        Future
     
       future = taskCache.get(taskName);        if (future == null) {            Callable
      
        task = new Callable
       
        () {                @Override                public String call() throws InterruptedException {                    return taskName;                }            };            FutureTask
        
          futureTask = new FutureTask
         
          (task); future = taskCache.putIfAbsent(taskName, futureTask); if (future == null) { future = futureTask; futureTask.run(); } } try { return future.get(); } catch (CancellationException e) { taskCache.remove(taskName, future); } }}
         
        
       
      
     
    
   

总结

通过以上内容可以看出，Executor框架通过两级调度模型高效地管理线程资源，适用于不同的任务执行场景。理解Executor框架的实现原理有助于更好地利用多核计算资源，提升应用性能。