JAVA线程池例子

• 原文地址 http://blog.csdn.net/v1v1wang/article/details/5607279
• 用途及用法

 

 

网络请求通常有两种形式：第一种，请求不是很频繁，而且每次连接后会保持相当一段时间来读数据或者写数据，最后断开，如文件下载，网络流媒体等。另 一种形式是请求频繁，但是连接上以后读/写很少量的数据就断开连接。考虑到服务的并发问题，如果每个请求来到以后服务都为它启动一个线程，那么这对服务的 资源可能会造成很大的浪费，特别是第二种情况。因为通常情况下，创建线程是需要一定的耗时的，设这个时间为T1，而连接后读/写服务的时间为T2，当 T1>>T2时，我们就应当考虑一种策略或者机制来控制，使得服务对于第二种请求方式也能在较低的功耗下完成。

通常，我们可以用线程池来解决这个问题，首先，在服务启动的时候，我们可以启动好几个线程，并用一个容器(如线程池)来管理这些线程。当请求到来 时，可以从池中去一个线程出来，执行任务(通常是对请求的响应)，当任务结束后，再将这个线程放入池中备用；如果请求到来而池中没有空闲的线程，该请求需 要排队等候。最后，当服务关闭时销毁该池即可。

• 结构

线程池中通常由这样几个概念(接口)组成：

1. 线程池(Thread pool )，池是一个容器，容器中有很多个执行器，每一个执行器是一个线程。当然，这个容器的实现，可以是链表，可以是数组等等，不需要关心，需要关心的是，池必须提供一个可以从中取出执行器 的方法，可能还需要一个池中现有活动线程数方法，销毁池的方法等。
2. 执行器(Executor )，每个执行器是一个线程，每个执行器可以执行一个任务 ，任务是做什么，此时还不很明确，它需要提供任务的setter/getter方法，并且作为一个线程，他可以独立运行，执行器执行完自身后，需要将自身放入池中。
3. 任务(Task )，任务是每个线程具体要做的事，如资源下载，播放flash片段，打印一段文字到控制台等等，它本身不能执行，而需要将自身交给执行器。

整个池的机制和结构就是这样，当然，需要一个调度者(scheduler)来协调主线程和池的关系。结构，或者接口的目的是为了让我们从细节中解脱 出来，从一个比较抽象的层次来描述系统，这样的好处是简单，而且设计出来的框架比较通用，可以适应很多相近相似的情况。由于Task具体干什么我们不知 道，所以它几乎可以干任何适应于上边总结的网络连接的第二种情况(T1>>T2)。

• 类的结构图

虽然为一个简单的实现设计一个标准的UML视图是不太现实的，但是这是一种受鼓励的做法，至少应该用铅笔在草纸上画出相关的视图，这样可以帮助以后的维护和更高级的扩展。

• 线程池的简单实现

实现可以是通过多种语言的，我们在此选择面向对象的JAVA，而如果你使用C的话，也没有问题，问题在上一小节已经描述清楚，语言是不重要的。

池是一个容器，我们考虑使用java.util.LinkedList类(可能由于它的长度是可变的，而且不需要我们使用者来考虑)，也就是说，池需要维护一个链表。

 

public
 
interface
 Pool {
//池接口
    Executor getExecutor();
    
void
 destroy();
}

 

public
 
interface
 Executor {
//执行器接口
    
void
 setTask(Task task);
    Task getTask();
    
void
 startTask();
}

 

鉴于执行器是池中的对象，而且外部没有必要知道其细节，我们考虑将Executor接口的实现做为Pool接口的实现的内部类。这样做的另一个好处是，更便于池的管理。

 

import
 java.util.LinkedList;
import
 java.util.Properties;

import
 redesigned.utils.PropReader;

public
 
class
 ThreadPool 
implements
 Pool{
    
private
 
boolean
 isShut;
    
private
 LinkedList pool;
    
private
 
static
 Properties prop = PropReader.getProperties(
"webconfig.properties"
);
    
private
 
int
 size = Integer.parseInt(prop.getProperty(
"threadsperpage"
, 
"3"
));
    
public
 ThreadPool(){
        
// read configuration and set the
        
// content of pool by objects of Executor
        isShut = 
false
;
//set the status of pool to active
        pool = 
new
 LinkedList();
        
for
(
int
 i = 
0
; i < size; i++){
            Executor executor = 
new
 ExecutorImpl();
//new a executor thread
            pool.add(executor);
//add it to pool
            ((ExecutorImpl)executor).start();
//start it
        }
    }
    
public
 
void
 destroy() {
//Destroy
        
synchronized
(pool){
            isShut = 
true
;
//set the status of pool to inactive
            pool.notifyAll();
//notify all listener.
            pool.clear();
//clear the list of threads
        }
    }

    
public
 Executor getExecutor(){
        Executor ret = 
null
;
        
synchronized
(pool){
//return if any.
            
if
(pool.size() > 
0
){
                ret = (Executor)pool.removeFirst();
            }
else
{
                
try
 {
                    pool.wait();
                } 
catch
 (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                ret = (Executor)pool.removeFirst();
            }
        }
        
return
 ret;
    }

Executor接口的实现作为ThreadPool的内部类
    
private
 
class
 ExecutorImpl 
extends
 Thread 
implements
 Executor{
        
private
 Task task;
        
private
 Object lock = 
new
 Object();
        
//private boolean loop = true;
        
public
 ExecutorImpl(){}
        
public
 Task getTask() {
            
return
 
this
.task;
        }

        
public
 
void
 setTask(Task task) {
            
this
.task = task;
        }
        
public
 
void
 startTask(){
            
//System.out.println("start here");
            
synchronized
(lock){
                lock.notify();
            }
        }
        
public
 
void
 run(){
            
//get a task if any
            
//then run it
            
//then put self to pool
            
while
(!isShut){
                
synchronized
(lock){
                    
try
 {
                        lock.wait();
//wait for resource
                    } 
catch
 (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                getTask().execute();
//execute the task
                
synchronized
(pool){
//put it self to the pool when finish the task
                    pool.addFirst(ExecutorImpl.
this
);
                    pool.notifyAll();
                }
            }
        }
    }
}

[

 

 

好了，池设计好了，再来看看任务(Task)的接口和实现

public
 
interface
 Task {
//这个接口也比较简单，可以执行，可以取到执行结果
    
void
 execute();
    
byte
[] getResult();
}

 

 

Task的实现可以是多种多样的，下边的例子是一个加载资源的Task.使用方式

 

 

Pool pool = 
new
 ThreadPool();
// new a ThreadPool
//load resources on each page, and start #s of thread.
for
(
int
 i = 
0
; i < resourceList.size();i++){
    Executor executor = pool.getExecutor(); 
// get Executor form pool
    Task resourceLoader = 
new
 ResourceLoader((String)resourceList.get(i));
    executor.setTask(resourceLoader); 
// set the task to executor
    executor.startTask(); 
// try to start the executor.
}

//wait while all task are done, the destroy the pool.
pool.destroy();

• 优势，或者适用范围

1. 在并发时，需要被并发的线程不需要知道自己什么时候需要被启动，它子需要考虑这样一种情况：它自己从一个地方取出来一个执行器，然后把任务交给执 行器，然后等待执行器结束即可，他关心的是自己所需要干的事，或者自己负责的事。这样，大家都简单，因为只需要做好自己的事情就好了。面向对象的一个秘诀 为：永远相信合作者，使用别人的接口而不是自己去实现所有的接口。
2. 这种T1>>T2的请求方式在网络中固然是常见的，在实际问题中同样是常见的。因此，掌握这种模式可能会对我们以后的程序设计提供方便和好处。

• 小结

同步问题： 同步在线程的并发中意义非常之大，对临界资源的控制是并发时最关键的地方。如在线程池中，当池中没有空闲的线程时，新来的请求就必须等待，而一旦一个 Task运行结束后，一方面将自己放入池中，一方面需要通知等待在pool中的其他线程。每一个执行器线程，一开始启动，则进入等待状态，此时不会消耗 CPU资源。而当在外部调用执行器的startTask()方法，即可通知线程从等待状态中醒来，去出Task，执行之，将执行器本身放入池中，然后继续 等待。

 

当然，实现的策略是可以多种多样的，但是问题的本质已经在第二小节结构 很明确的被定义了。