`
weitao1026
  • 浏览: 1034582 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 上海
社区版块
存档分类
最新评论

java多线程：线程池的原理及实现

 
阅读更多

1、线程池简介：
    多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题，它可以显著减少处理器单元的闲置时间，增加处理器单元的吞吐能力。   
    假设一个服务器完成一项任务所需时间为：T1 创建线程时间，T2 在线程中执行任务的时间，T3 销毁线程时间。

    如果：T1 + T3 远大于 T2，则可以采用线程池，以提高服务器性能。
                一个线程池包括以下四个基本组成部分：
                1、线程池管理器（ThreadPool）：用于创建并管理线程池，包括 创建线程池，销毁线程池，添加新任务；
                2、工作线程（PoolWorker）：线程池中线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务；
                3、任务接口（Task）：每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，它主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等；
                4、任务队列（taskQueue）：用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。
               
    线程池技术正是关注如何缩短或调整T1,T3时间的技术，从而提高服务器程序性能的。它把T1，T3分别安排在服务器程序的启动和结束的时间段或者一些空闲的时间段，这样在服务器程序处理客户请求时，不会有T1，T3的开销了。
    线程池不仅调整T1,T3产生的时间段，而且它还显著减少了创建线程的数目，看一个例子：
    假设一个服务器一天要处理50000个请求，并且每个请求需要一个单独的线程完成。在线程池中，线程数一般是固定的，所以产生线程总数不会超过线程池中线程的数目，而如果服务器不利用线程池来处理这些请求则线程总数为50000。一般线程池大小是远小于50000。所以利用线程池的服务器程序不会为了创建50000而在处理请求时浪费时间，从而提高效率。

    代码实现中并没有实现任务接口，而是把Runnable对象加入到线程池管理器（ThreadPool），然后剩下的事情就由线程池管理器（ThreadPool）来完成了

 

[java] view plain copy
 
print?
  1. package mine.util.thread;  
  2.   
  3. import java.util.LinkedList;  
  4. import java.util.List;  
  5.   
  6. /** 
  7.  * 线程池类，线程管理器：创建线程，执行任务，销毁线程，获取线程基本信息 
  8.  */  
  9. public final class ThreadPool {  
  10.     // 线程池中默认线程的个数为5  
  11.     private static int worker_num = 5;  
  12.     // 工作线程  
  13.     private WorkThread[] workThrads;  
  14.     // 未处理的任务  
  15.     private static volatile int finished_task = 0;  
  16.     // 任务队列，作为一个缓冲,List线程不安全  
  17.     private List<Runnable> taskQueue = new LinkedList<Runnable>();  
  18.     private static ThreadPool threadPool;  
  19.   
  20.     // 创建具有默认线程个数的线程池  
  21.     private ThreadPool() {  
  22.         this(5);  
  23.     }  
  24.   
  25.     // 创建线程池,worker_num为线程池中工作线程的个数  
  26.     private ThreadPool(int worker_num) {  
  27.         ThreadPool.worker_num = worker_num;  
  28.         workThrads = new WorkThread[worker_num];  
  29.         for (int i = 0; i < worker_num; i++) {  
  30.             workThrads[i] = new WorkThread();  
  31.             workThrads[i].start();// 开启线程池中的线程  
  32.         }  
  33.     }  
  34.   
  35.     // 单态模式，获得一个默认线程个数的线程池  
  36.     public static ThreadPool getThreadPool() {  
  37.         return getThreadPool(ThreadPool.worker_num);  
  38.     }  
  39.   
  40.     // 单态模式，获得一个指定线程个数的线程池,worker_num(>0)为线程池中工作线程的个数  
  41.     // worker_num<=0创建默认的工作线程个数  
  42.     public static ThreadPool getThreadPool(int worker_num1) {  
  43.         if (worker_num1 <= 0)  
  44.             worker_num1 = ThreadPool.worker_num;  
  45.         if (threadPool == null)  
  46.             threadPool = new ThreadPool(worker_num1);  
  47.         return threadPool;  
  48.     }  
  49.   
  50.     // 执行任务,其实只是把任务加入任务队列，什么时候执行有线程池管理器觉定  
  51.     public void execute(Runnable task) {  
  52.         synchronized (taskQueue) {  
  53.             taskQueue.add(task);  
  54.             taskQueue.notify();  
  55.         }  
  56.     }  
  57.   
  58.     // 批量执行任务,其实只是把任务加入任务队列，什么时候执行有线程池管理器觉定  
  59.     public void execute(Runnable[] task) {  
  60.         synchronized (taskQueue) {  
  61.             for (Runnable t : task)  
  62.                 taskQueue.add(t);  
  63.             taskQueue.notify();  
  64.         }  
  65.     }  
  66.   
  67.     // 批量执行任务,其实只是把任务加入任务队列，什么时候执行有线程池管理器觉定  
  68.     public void execute(List<Runnable> task) {  
  69.         synchronized (taskQueue) {  
  70.             for (Runnable t : task)  
  71.                 taskQueue.add(t);  
  72.             taskQueue.notify();  
  73.         }  
  74.     }  
  75.   
  76.     // 销毁线程池,该方法保证在所有任务都完成的情况下才销毁所有线程，否则等待任务完成才销毁  
  77.     public void destroy() {  
  78.         while (!taskQueue.isEmpty()) {// 如果还有任务没执行完成，就先睡会吧  
  79.             try {  
  80.                 Thread.sleep(10);  
  81.             } catch (InterruptedException e) {  
  82.                 e.printStackTrace();  
  83.             }  
  84.         }  
  85.         // 工作线程停止工作，且置为null  
  86.         for (int i = 0; i < worker_num; i++) {  
  87.             workThrads[i].stopWorker();  
  88.             workThrads[i] = null;  
  89.         }  
  90.         threadPool=null;  
  91.         taskQueue.clear();// 清空任务队列  
  92.     }  
  93.   
  94.     // 返回工作线程的个数  
  95.     public int getWorkThreadNumber() {  
  96.         return worker_num;  
  97.     }  
  98.   
  99.     // 返回已完成任务的个数,这里的已完成是只出了任务队列的任务个数，可能该任务并没有实际执行完成  
  100.     public int getFinishedTasknumber() {  
  101.         return finished_task;  
  102.     }  
  103.   
  104.     // 返回任务队列的长度，即还没处理的任务个数  
  105.     public int getWaitTasknumber() {  
  106.         return taskQueue.size();  
  107.     }  
  108.   
  109.     // 覆盖toString方法，返回线程池信息：工作线程个数和已完成任务个数  
  110.     @Override  
  111.     public String toString() {  
  112.         return "WorkThread number:" + worker_num + "  finished task number:"  
  113.                 + finished_task + "  wait task number:" + getWaitTasknumber();  
  114.     }  
  115.   
  116.     /** 
  117.      * 内部类，工作线程 
  118.      */  
  119.     private class WorkThread extends Thread {  
  120.         // 该工作线程是否有效，用于结束该工作线程  
  121.         private boolean isRunning = true;  
  122.   
  123.         /* 
  124.          * 关键所在啊，如果任务队列不空，则取出任务执行，若任务队列空，则等待 
  125.          */  
  126.         @Override  
  127.         public void run() {  
  128.             Runnable r = null;  
  129.             while (isRunning) {// 注意，若线程无效则自然结束run方法，该线程就没用了  
  130.                 synchronized (taskQueue) {  
  131.                     while (isRunning && taskQueue.isEmpty()) {// 队列为空  
  132.                         try {  
  133.                             taskQueue.wait(20);  
  134.                         } catch (InterruptedException e) {  
  135.                             e.printStackTrace();  
  136.                         }  
  137.                     }  
  138.                     if (!taskQueue.isEmpty())  
  139.                         r = taskQueue.remove(0);// 取出任务  
  140.                 }  
  141.                 if (r != null) {  
  142.                     r.run();// 执行任务  
  143.                 }  
  144.                 finished_task++;  
  145.                 r = null;  
  146.             }  
  147.         }  
  148.   
  149.         // 停止工作，让该线程自然执行完run方法，自然结束  
  150.         public void stopWorker() {  
  151.             isRunning = false;  
  152.         }  
  153.     }  
  154. }  
package mine.util.thread;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

/**
 * 线程池类，线程管理器：创建线程，执行任务，销毁线程，获取线程基本信息
 */
public final class ThreadPool {
	// 线程池中默认线程的个数为5
	private static int worker_num = 5;
	// 工作线程
	private WorkThread[] workThrads;
	// 未处理的任务
	private static volatile int finished_task = 0;
	// 任务队列，作为一个缓冲,List线程不安全
	private List<Runnable> taskQueue = new LinkedList<Runnable>();
	private static ThreadPool threadPool;

	// 创建具有默认线程个数的线程池
	private ThreadPool() {
		this(5);
	}

	// 创建线程池,worker_num为线程池中工作线程的个数
	private ThreadPool(int worker_num) {
		ThreadPool.worker_num = worker_num;
		workThrads = new WorkThread[worker_num];
		for (int i = 0; i < worker_num; i++) {
			workThrads[i] = new WorkThread();
			workThrads[i].start();// 开启线程池中的线程
		}
	}

	// 单态模式，获得一个默认线程个数的线程池
	public static ThreadPool getThreadPool() {
		return getThreadPool(ThreadPool.worker_num);
	}

	// 单态模式，获得一个指定线程个数的线程池,worker_num(>0)为线程池中工作线程的个数
	// worker_num<=0创建默认的工作线程个数
	public static ThreadPool getThreadPool(int worker_num1) {
		if (worker_num1 <= 0)
			worker_num1 = ThreadPool.worker_num;
		if (threadPool == null)
			threadPool = new ThreadPool(worker_num1);
		return threadPool;
	}

	// 执行任务,其实只是把任务加入任务队列，什么时候执行有线程池管理器觉定
	public void execute(Runnable task) {
		synchronized (taskQueue) {
			taskQueue.add(task);
			taskQueue.notify();
		}
	}

	// 批量执行任务,其实只是把任务加入任务队列，什么时候执行有线程池管理器觉定
	public void execute(Runnable[] task) {
		synchronized (taskQueue) {
			for (Runnable t : task)
				taskQueue.add(t);
			taskQueue.notify();
		}
	}

	// 批量执行任务,其实只是把任务加入任务队列，什么时候执行有线程池管理器觉定
	public void execute(List<Runnable> task) {
		synchronized (taskQueue) {
			for (Runnable t : task)
				taskQueue.add(t);
			taskQueue.notify();
		}
	}

	// 销毁线程池,该方法保证在所有任务都完成的情况下才销毁所有线程，否则等待任务完成才销毁
	public void destroy() {
		while (!taskQueue.isEmpty()) {// 如果还有任务没执行完成，就先睡会吧
			try {
				Thread.sleep(10);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		// 工作线程停止工作，且置为null
		for (int i = 0; i < worker_num; i++) {
			workThrads[i].stopWorker();
			workThrads[i] = null;
		}
		threadPool=null;
		taskQueue.clear();// 清空任务队列
	}

	// 返回工作线程的个数
	public int getWorkThreadNumber() {
		return worker_num;
	}

	// 返回已完成任务的个数,这里的已完成是只出了任务队列的任务个数，可能该任务并没有实际执行完成
	public int getFinishedTasknumber() {
		return finished_task;
	}

	// 返回任务队列的长度，即还没处理的任务个数
	public int getWaitTasknumber() {
		return taskQueue.size();
	}

	// 覆盖toString方法，返回线程池信息：工作线程个数和已完成任务个数
	@Override
	public String toString() {
		return "WorkThread number:" + worker_num + "  finished task number:"
				+ finished_task + "  wait task number:" + getWaitTasknumber();
	}

	/**
	 * 内部类，工作线程
	 */
	private class WorkThread extends Thread {
		// 该工作线程是否有效，用于结束该工作线程
		private boolean isRunning = true;

		/*
		 * 关键所在啊，如果任务队列不空，则取出任务执行，若任务队列空，则等待
		 */
		@Override
		public void run() {
			Runnable r = null;
			while (isRunning) {// 注意，若线程无效则自然结束run方法，该线程就没用了
				synchronized (taskQueue) {
					while (isRunning && taskQueue.isEmpty()) {// 队列为空
						try {
							taskQueue.wait(20);
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
					if (!taskQueue.isEmpty())
						r = taskQueue.remove(0);// 取出任务
				}
				if (r != null) {
					r.run();// 执行任务
				}
				finished_task++;
				r = null;
			}
		}

		// 停止工作，让该线程自然执行完run方法，自然结束
		public void stopWorker() {
			isRunning = false;
		}
	}
}

 

测试代码：

[java] view plain copy
 
print?
  1. package mine.util.thread;  
  2.   
  3. //测试线程池  
  4. public class TestThreadPool {  
  5.     public static void main(String[] args) {  
  6.         // 创建3个线程的线程池  
  7.         ThreadPool t = ThreadPool.getThreadPool(3);  
  8.         t.execute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() });  
  9.         t.execute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() });  
  10.         System.out.println(t);  
  11.         t.destroy();// 所有线程都执行完成才destory  
  12.         System.out.println(t);  
  13.     }  
  14.   
  15.     // 任务类  
  16.     static class Task implements Runnable {  
  17.         private static volatile int i = 1;  
  18.   
  19.         @Override  
  20.         public void run() {// 执行任务  
  21.             System.out.println("任务 " + (i++) + " 完成");  
  22.         }  
  23.     }  
  24. }  
package mine.util.thread;

//测试线程池
public class TestThreadPool {
	public static void main(String[] args) {
		// 创建3个线程的线程池
		ThreadPool t = ThreadPool.getThreadPool(3);
		t.execute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() });
		t.execute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() });
		System.out.println(t);
		t.destroy();// 所有线程都执行完成才destory
		System.out.println(t);
	}

	// 任务类
	static class Task implements Runnable {
		private static volatile int i = 1;

		@Override
		public void run() {// 执行任务
			System.out.println("任务 " + (i++) + " 完成");
		}
	}
}


 

运行结果：

WorkThread number:3  finished task number:0  wait task number:6
任务 1 完成
任务 2 完成
任务 3 完成
任务 4 完成
任务 5 完成
任务 6 完成
WorkThread number:3  finished task number:6  wait task number:0

分析：由于并没有任务接口，传入的可以是自定义的任何任务，所以线程池并不能准确的判断该任务是否真正的已经完成（真正完成该任务是这个任务的run方法执行完毕），只能知道该任务已经出了任务队列，正在执行或者已经完成。

 

2、Java类库中提供的线程池简介：

     java提供的线程池更加强大，相信理解线程池的工作原理，看类库中的线程池就不会感到陌生了。

其他具体内容查看jdk帮助或看jdk源代码吧。。。

参考文章：http://hi.baidu.com/obullxl/blog/item/ee50ad1ba8e8ff1f8718bf66.html

分享到：
| PostgreSQL与Oracle的差异对比
评论
发表评论

您还没有登录,请您登录后再发表评论

相关推荐

    Java 线程池的原理与实现

    Java线程池是一种高级的多线程处理框架，它是Java并发编程中非常重要的一个组件。线程池的原理和实现涉及到操作系统调度、内存管理和并发控制等多个方面。理解线程池的工作原理有助于优化程序性能，避免过度创建和...

    Java多线程编程总结

    Java线程：概念与原理 Java线程：创建与启动 Java线程：线程栈模型与线程的变量 Java线程：线程状态的转换 Java线程：线程的同步与锁 Java线程：线程的交互 Java线程：线程的调度-休眠 Java线程：线程的调度-...

    线程池详解：线程池七大核心参数、线程池工作原理、线程池的创建方式、线程池的拒绝策略、如何合理分配线程池大小

    线程池是Java多线程编程中的重要概念，它是一种管理线程的机制，通过池化技术有效地管理和控制线程的生命周期，以提高系统资源的利用率和系统性能。本篇文章将深入探讨线程池的七大核心参数、工作原理、创建方式、...

    Java中的线程与线程池.pptx

    总之，理解Java中的线程和线程池原理，以及如何正确使用它们，对于编写高性能、高并发的Java应用程序至关重要。通过合理配置和管理线程池，我们可以实现更有效的资源利用，避免潜在的性能瓶颈和系统异常。

    java多线程详解，线程池原理，8种锁,java内存模型......

    首先希望大家喜欢我制作的文档，如果文档中有什么误解的地方，望告诉一下，5分是也不多，是系统默认的，那么就5分咯，java多线程详解，线程池原理，8种锁,java内存模型......

    Java实现的线程池、消息队列功能

    线程池是一种多线程处理形式，预先创建一定数量的线程，然后将任务分配给这些线程执行。这样可以避免频繁创建和销毁线程带来的开销，提高系统效率。在Java中，`java.util.concurrent`包下的`ExecutorService`、`...

    java多线程、并发及线程池介绍收藏的几篇文档

    Java多线程、并发以及线程池是Java编程中至关重要的概念，特别是在处理高并发、高性能的系统设计时。以下是对这些主题的详细说明： 1. **Java 程序中的多线程** - 多线程允许一个程序同时执行多个任务，提高程序...

    多线程与线程池技术详解

    在Java编程领域，多线程和线程池技术是核心且关键的概念，它们在现代的高性能、高并发应用中扮演着重要角色。多线程允许应用程序同时执行多个任务，而线程池则是一种管理和控制线程的有效手段，有助于提高系统的效率...

    完全解析Android多线程中线程池ThreadPool的原理和使用

    "Android多线程中线程池ThreadPool的原理和使用" Android多线程中线程池ThreadPool的原理和使用是Android开发中非常重要的知识点。线程池ThreadPool是指一个池子中包含多个线程的集合，用于管理和维护多个线程的...

    java线程详解

    Java线程：概念与原理 Java线程：创建与启动 Java线程：线程状态的转换 Java线程：线程的同步与锁 一、同步问题提出 二、同步和锁定 三、静态方法同步 四、如果线程不能不能获得锁会怎么样 五、何时需要同步...

    java多线程分页查询

    #### 二、Java多线程分页查询原理及实现 ##### 1. 分页查询基础概念 分页查询是指在查询数据时，将数据分成多个页面展示，而不是一次性返回所有数据。这种方式能够有效地减少单次查询的数据量，从而提高查询速度和...

    java+socket 及多线程线程池应用（IBM教程）

    在这个“java+socket 及多线程线程池应用”的教程中，我们可以期待学习到以下核心知识点： 1. **Socket基础**：首先会讲解Socket的基本概念，包括服务器端Socket和客户端Socket的工作原理，以及TCP/IP协议在Socket...

    线程池管理多线程上传

    - `threadpooltask`可能包含实现线程池管理多线程上传的示例代码，包括文件拆分、任务提交、线程池配置等。具体实现方式会涉及到IO操作、并发控制、异常处理等多个方面。 总结来说，线程池通过统一管理和复用线程...

    Java、Android多线程、线程池Demo

    在Java和Android开发中，多线程和线程池是两个关键的概念，它们对于提高程序的执行效率和优化系统资源的使用至关重要。本教程将深入探讨这两个主题，并通过一个名为"ThreadPoolDemo"的示例代码来阐述其核心原理和...

    java_thread_cn.rar_Java 线程池_java thread books_java线程_线程池_线程池调度

    Java线程池是Java并发编程中的重要组成部分，它在多线程编程中扮演着至关重要的角色，有效地管理和调度了大量的并发任务。线程池通过预先创建并维护一组可重用线程，来提升程序的性能和效率，避免了频繁地创建和销毁...

    java多线程导出excel（千万级别）优化

    Java多线程导出Excel是处理大数据量时的一种高效策略，尤其在面对千万级别的数据时。传统的Apache POI库在处理大规模数据时可能会遇到栈溢出（StackOverflowError）和内存溢出（OutOfMemoryError）等问题，因为这些...

    java服务器端Socket线程池

    - **线程间的通信与同步**：在多线程环境下，线程间的通信和同步是非常关键的，确保线程安全和数据一致性。 综上所述，Java服务器端的Socket线程池是实现高效并发处理的关键技术，通过合理的线程管理和资源调度，...

    java多线程的讲解和实战

    本资料详细讲解了Java多线程的原理，并提供了丰富的实战代码，非常适合Java初学者以及希望深入理解多线程的开发者。 1. **线程的基本概念**：线程是程序执行的最小单位，一个进程中可以有多个线程同时运行。Java...

    多线程（线程池）的相关研究资料

    在计算机科学领域，多线程和线程池是并发编程中的关键概念，它们极大地提高了程序的执行效率和系统资源的利用率。线程是操作系统分配CPU时间的基本单位，而线程池则是管理和调度线程的一种机制。 多线程是指在一个...

Magicbox
Global site tag (gtag.js) - Google Analytics