Java多线程环境下如何高效安全处理数据(输入输出流、文件、网络等)(一)

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  这个标题可能有些歧义,我也不知道该取什么标题,知道的同学帮忙取下.同时这只是我平时的一个总结,
问题估计会有很多,大家帮忙指正,谢谢！
这里先说下应用场景,比如:
   1)需要一直处理一个文件目录,处理里面的文件.文件过多,单线程恐怕速度跟不上,于是使用多线程.
    2)网络下载,需要下载很多URL.单线程也是速度跟不上,于是一个URL用一个线程去下载并处理(如爬虫,这也是我写爬虫的总结).
 
再说下如何高效安全:
    1)以上不可能每一个文件,每一个URL就开一个线程去处理.肯定是先初始化一个线程池,然后将文件、URL放入一个容器(比如队列),然后线程从容器里获取数据去处理,处理完了,就再获取,如此直到处理完毕.
    2)可能文件或者URL的数据会很大,足让你内存溢出.或者多个线程的数据加起来也足以让你内存爆掉.那肯定要设置内存装载的数据大小限制,也就是所谓的缓存。当缓存写满了,再考虑写入文件.
    3)由于线程固定,缓存也是固定,写入的文件也是固定.那这些都是可循环利用的对象。不可能每一次处理都是new,那是极大的浪费。所以可以固定线程的个数,缓存的大小(可以控制内存大小),甚至那个备份文件也是一直可以循环所有的对象
  
所需要的东西:
    1)干活的线程
    2)接活的容器
    3)线程池
    4)可将数据放入内存达到一定阀值后再写入文件的类,同时提供返回数据的功能(内存和文件里的数据都得返回).返回数据也有多种形式,字符串、流?同时也得考虑循环利用,毕竟也是固定的
   5)附加功能:
         a.内容可以指纹化(MD5或SHA1)
         b.可以如InputStream的mark,reset等.毕竟这一切都可以当做输入输出流来处理,我接下来的代码也是
         c.可以控制处理的速度,比如这个场景是下载URL(网络爬虫),我不想下载速度过快.
         d.待补充

 

大概的设计:
   1)干活的线程 MyThread
   2)接活的容器 具体看你的应用,例子里有
    3)线程池   具体也看你的应用,我这里只是测试代码里弄个线程组
    4)处理数据的类:
          a.读数据到内存或文件中的类:MyOutputStream
          b.MyOutputStream里面又要返回数据的类:MyInputStream

 

接下来开始贴代码了.

1)可以读取数据,如果数据过多达到缓存,可以写入文件的类

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;

public class MyOutputStream extends OutputStream {
    private boolean isOpen;         // 是否已经打开
    private long size;              // 数据总大小
    private String backedFileName;  // 超出缓存,要写入到的文件名
    private OutputStream diskStream;// 超出缓存,写入到文件的OutputStream
    private byte[] buffer;          // 缓存
    private long position;          // 当前位置
    private boolean recording;      // 是否记录数据中
    
    
    public MyOutputStream(int bufferSize,String backedFileName){
        this.buffer=new byte[bufferSize];
        this.backedFileName=backedFileName;
        this.recording=true;
    }
    
    public void open() throws IOException{
        if(isOpen()){
            throw new IOException("MyOutputStream already open for ".concat(Thread.currentThread().getName()));
        }
        isOpen=true;
        this.position=0;
        this.size=0;
        this.recording=true;
        
        closeDiskStream();
        
        this.diskStream=new FileOutputStream(this.backedFileName);
        
    }
    
    private void closeDiskStream() throws IOException{
        if(this.diskStream!=null){
            diskStream.close();
            diskStream=null;
        }
    }
    
    public void closeRecorder() throws IOException{
        recording=false;
        closeDiskStream();
        if(this.size==0){
            this.size=position;
        }
    }
    
    public boolean isOpen(){
        return isOpen;
    }
    // 记录一个字节
    private void record(int b) throws IOException{
        if(this.position>=this.buffer.length){
            this.diskStream.write((byte)b);
        }else{
            buffer[(int)position]=(byte)b;
        }
        this.position++;
    }
    // 记录多个字节
    private void record(byte[] b,int off,int len) throws IOException{
        if(position>=this.buffer.length){   // 如果缓存已经满了,则写入硬盘
            if(this.diskStream==null){
                throw new IOException("diskStream is null for ".concat(Thread.currentThread().getName()));
            }
            this.diskStream.write(b, off, len); // 写入硬盘
            this.position+=len; // 位置增加
        }else{  // 没满,则写入缓存.如果此时缓存写满了,则再写入磁盘
            int toCopy=Math.min(this.buffer.length-(int)this.position, len);    // 计算要写入缓存的长度,不让缓存爆掉
            System.arraycopy(b, off, this.buffer, (int)this.position, len);     // 拷贝到缓存
            this.position+=toCopy;
            
            if(toCopy<len){ // 如果缓存已满,则将剩下的数据写入硬盘
                //this.diskStream.write(b,off+toCopy,len-toCopy);     
                record(b,off+toCopy,len-toCopy);    // 为什么不直接用上一行代码？需要验证diskStream
            }
        }
    }
    // 写入数据
    @Override
    public void write(int b) throws IOException {
        if(recording){
            record(b);
        }
    }
    // 写入数据
    @Override
    public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
       if(recording){
           record(b,off,len);
       }
    }
    // 写入数据
    @Override
    public void write(byte[] b) throws IOException {
        if(recording){
            record(b,0,b.length);
        }
    }
   
    // 关闭,关闭了才能获得长度
    @Override
    public void close() throws IOException {
        isOpen=false;
        closeRecorder();
    }
    
    
   
    // 刷新
    @Override
    public void flush() throws IOException {
       if(this.diskStream!=null){
           this.diskStream.flush();
       }
    }
    // 获得数据大小
    public long getSize() {
        return size;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        String dir=new File("").getAbsolutePath().concat(File.separator);
        String fileMemory=dir.concat("fileMemory.txt");
        String fileDisk=dir.concat("fileDisk.txt");
        int bufferSize=5;
        MyOutputStream mosMemory=null;
        MyOutputStream mosDisk=null;
        try {
            mosMemory=new MyOutputStream(bufferSize,fileMemory);
            mosMemory.open();
            
            mosDisk=new MyOutputStream(bufferSize,fileDisk);
            mosDisk.open();
            
            for(int i=0;i<100;i++){
                if(i<bufferSize){
                    mosMemory.write(i);
                }
                mosDisk.write(i);
            }
            
            mosMemory.close();
            mosDisk.close();
            
            System.out.println("mosMemory length:"+mosMemory.getSize());
            System.out.println("mosDisk length:"+mosDisk.getSize());
            
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }finally{
            
        }
    }

}