Beetle框架使用指南之--线程子程序及其执行方式

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Beetle框架

框架多线程 log4j thread

子程序（SubRoutine）在BJAF框架中的定义是专门用来处理某一次的任务计算，处理完就结束。它本质上也是一个线程，只是这个线程执行一次就结束。另外，BJAF框架了，针对子程序实际运行情况，还实现了一个针对子程序任务执行的超时处理机制，用来解决由于某个任务长时间运行（超过预估的时间，或者死循环，阻塞挂起等）而无法及时线程回收的技术难题。
对于子程序，BJAF框架提供了线程池来优化其执行效率，同时对子程序的执行方式做了封装，（RoutineExecutor）提供做多不同执行方式。参见下面类图：

子程序说明示例
SubRoutine类说明如下：

方法与属性	功能说明
SubRoutine(maxBlockTime : int)	构造函数，调用此构造函数实例化一个子程序，代表此子程序自动参与后台线程超时机制的监控。参数：maxBlockTime就是允许最大阻塞时间，单位为秒（S）；如果任务执行超过这个时间，框架会对这个子程序进行超时中断处理。
SubRoutine()	构造函数，调用此构造函数实例化一个子程序，不参与后台线程超时机制监控。
routine() : void	子程序运行，为抽象方法，子程序执行任务技术所必须实现。
setResult(result : Object) : void	设置子程序返回结果 routine方法体内调用才有效。适合需要返回结果的子程序（带超时执行机制）由RoutineExecutor.runRoutineForResult方法执行

例如，建一个简单子程序，处理任务是打印一下当前时间戳。代码如下：

package example.appsrv.routine;

import com.beetle.framework.appsrv.SubRoutine;

public class DemoRoutine extends SubRoutine {

	public DemoRoutine() {
		super();
	}
	protected void routine() throws InterruptedException {
		System.out.println(System.currentTimeMillis() + "->do something...");
	}
}

利用RoutineExecutor子程序执行：

package example.appsrv.routine;

import com.beetle.framework.appsrv.RoutineExecutor;

public class TestClient {

	public static void main(String[] args) {
		RoutineExecutor.runRoutineInPool(new DemoRoutine());
	}
}

执行结果：

loaded /config/log4j.properties from file
1235541073513->do something...

下面演示一下，子程序超时回收功能。假设，上面的DemoRoutine在开发的时候不小心写了个死循环，导致子程序长时间吊死。此时，我们能够及时回收此子程序线程就显得很有必要了。

package example.appsrv.routine;

import com.beetle.framework.appsrv.SubRoutine;

public class DemoRoutine extends SubRoutine {

	public DemoRoutine(int maxBlockTime) {
		super(maxBlockTime);// 采取超时参数构造函数
	}
	protected void routine() throws InterruptedException {
		while (true) {// 死循环
	System.out.println(System.currentTimeMillis() + "->do something...");
		}
	}
}

执行此子程序：

package example.appsrv.routine;

import com.beetle.framework.appsrv.RoutineExecutor;

public class TestClient {

	public static void main(String[] args) {
		RoutineExecutor.runRoutineInPool(new DemoRoutine(5));// 最大阻塞时间为5秒
	}
}

执行结果：

loaded /config/log4j.properties from file
1235551942465->do something...
 .....//省略重复输出
1235551942465->do something...
1235551942465->do something...
com.beetle.framework.appsrv.RoutineRunException: thread interrpting
	at com.beetle.framework.appsrv.SubRoutine.run(SubRoutine.java:114)
	at com.beetle.framework.appsrv.RoutinesPool$ThreadPoolExecutor$Worker.run(RoutinesPool.java:795)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:534)
5190 DEBUG [Thread-1] com.beetle.framework.appsrv.RoutinesPool$RoutineMonitor     - Thread:[gcaHS0gnMy]killed!--

可见超过5秒，框架后台监控服务就会把这个死循环的子程序（线程）给及时中断回收。

执行方式说明及示例

从图1类图中，可知RoutineExecutor提供了以下执行方式：

方法与属性	功能说明
runRoutineDirect(subRoutine: SubRoutine) : void	直接执行，为静态方法。不采取线程池，直接创建线程执行。除了直接执行方法外，执行器所有的执行方法都会将子程序放在线程池内执行
runRoutineInPool(subRoutine: SubRoutine) : void	在线程池中，执行此子程序。
addSubRoutine(subRoutine: SubRoutine) : void	往执行器中，添加一个子程序。（执行器，支持多个子程序一起执行）
runRoutineEarly() : void	提早执行子程序，后调用getResult方法获取运算结果特别适合在主流程中提前先处理任务重部分，再处理其它任务，最后再获取重任务计算结果的场景。这样处理的最大好处是优化和节约主流程的执行时间
getResult() : Object	获取此子程序的处理结果（此方法会阻塞）
runRoutineForTime() : Object	执行子程序并等待返回其计算结果。根据此子程序设置最大阻塞时间来防止线程超时，则超出此时间会中断此子程序并触发子程序的terminate()事件（方法） @return 子程序结果
runRoutineForTime(time : int) : Object	同上。只是支持自定义等待时间
runRoutineParalleJoin() : void	并行执行子程序，并等待所有的子程序结束后再退出（针对一组子程序，此方法会阻塞）（没有超时处理机制，即使子程序设置最大阻塞时间也无效）
runRoutineInTurn() : void	依次执行子程序（按照顺序前一个子程序运行完毕才接着运行下一个，直到所有的子程序执行完毕）（针对一组子程序）

常规执行一个子程序前面代码已经演示过，下面示例一下其它特别执行方式：
Ø针对一组子程序，并行执行，并等待所有子程序结束后再返回

构建3个子程序，代码分别为，SR1代码

package example.appsrv.routine;
import com.beetle.framework.appsrv.SubRoutine;
public class SR1 extends SubRoutine {
	protected void routine() throws InterruptedException {
		System.out.println("sr1-begin");
		sleep(3000);
		System.out.println("sr1-end");
	}
}

SR2代码：

package example.appsrv.routine;
import com.beetle.framework.appsrv.SubRoutine;
public class SR2 extends SubRoutine {
	protected void routine() throws InterruptedException {
		System.out.println("sr2-begin");
		sleep(2000);
		System.out.println("sr2-end");
	}
}

SR3代码：

package example.appsrv.routine;
import com.beetle.framework.appsrv.SubRoutine;
public class SR3 extends SubRoutine {
	protected void routine() throws InterruptedException {
		System.out.println("sr3-begin");
		sleep(1000);
		System.out.println("sr3-end");
	}
}

编写执行客户端代码：

package example.appsrv.routine;
import com.beetle.framework.appsrv.RoutineExecutor;
public class TestParalleClient {
	public static void main(String[] args) {
		// 构建一个子程序执行器
		RoutineExecutor re = new RoutineExecutor();
		re.addSubRoutine(new SR1());// 添加各个子程序到执行器队列
		re.addSubRoutine(new SR2());
		re.addSubRoutine(new SR3());
		re.runRoutineParalleJoin();// 并行执行，并阻塞，等待队列中所有子程序都结束才返回
		System.out.println("ok");
	}
}

执行结果：

sr1-begin
sr3-begin
sr2-begin
sr3-end
sr2-end
sr1-end
ok

此模型对于哪些计算量很巨大任务的处理很有帮助，我们可以把此任务按照一定的条件，分解成多个子任务，并行处理，从而加快任务处理速度。

Ø针对一组子程序，依次串行执行，并等待所有子程序结束后再返回

沿用前面的3个子程序，串行执行的客户端代码如下：

package example.appsrv.routine;
import com.beetle.framework.appsrv.RoutineExecutor;
public class TestInTurnClient {

	public static void main(String[] args) {
		// 构建一个子程序执行器
		RoutineExecutor re = new RoutineExecutor();
		re.addSubRoutine(new SR1());// 添加各个子程序到执行器队列
		re.addSubRoutine(new SR2());
		re.addSubRoutine(new SR3());
		re.runRoutineInTurn();// 串行执行，并阻塞，等待队列中所有子程序都结束才返回
		System.out.println("ok");
	}
}

执行结果：

sr1-begin
sr1-end
sr2-begin
sr2-end
sr3-begin
sr3-end
ok

执行器还提供了一个runRoutineInTurnNoBlock()方法，不会阻塞主流程，让其在后台串行执行。
Ø先执行，后拿结果

当我们在主流程中处理多个任务，若这些任务中，有某个计算量很大，十分消耗时间，为了提高主流程的处理速度，我们可以把这个任务封装成子程序，先执行，主流程处理完其它任务后，再获取这个任务的结果。
示例代码如下：
编写一个HardWorkSR子程序：

package example.appsrv.routine;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import com.beetle.framework.appsrv.SubRoutine;
public class HardWorkSR extends SubRoutine {
	protected void routine() throws InterruptedException {
		System.out.println("work-begin");
		List data = new ArrayList();
		sleep(10000);// 假设此任务要计算10秒
		data.add("AAA");
		data.add("BBB");
		this.setResult(data);// 设置结果以便返回
		System.out.println("word-end");
	}
}

编写客户端：

package example.appsrv.routine;

import java.util.List;
import com.beetle.framework.appsrv.RoutineExecutor;

public class TestEarlyClient {
	public static void main(String[] args) {
		RoutineExecutor re = new RoutineExecutor();
		re.addSubRoutine(new HardWorkSR());
		re.runRoutineEarly();// 提早执行
		// ...继续处理其它任务
		System.out.println("do other work...");
		// 处理完其它任务后，再来拿结果
		List result = (List) re.getResult();// 会阻塞一定等到任务处理完毕有结果返回为止
		System.out.println(result);
		System.out.println("ok");
	}
}

执行过程，参考一下顺序图：

执行结果如下：

do other work...
work-begin
word-end
[AAA, BBB]
ok

Ø具备超时保护并能获取结果的执行

沿用上面的HardWorkSR子程序（其计算时间为10s），参考以下执行方式的区别：

package example.appsrv.routine;

import java.util.List;
import com.beetle.framework.appsrv.RoutineExecutor;

public class TestTimeoutClient {
	public static void main(String[] args) {
		RoutineExecutor re = new RoutineExecutor();
		re.addSubRoutine(new HardWorkSR());
		List result = (List) re.runRoutineForTime(11);//最大允许子程序执行11秒
		System.out.println(result);
		System.out.println("ok");
	}
}

从代码可知，超时设置为11秒，HardWorkSR子程序会正常执行，不会做超时处理，此时，其运行结果如下：

work-begin
word-end
[AAA, BBB]
ok

若把上面的时间设置为5秒，如：

List result = (List) re.runRoutineForTime(5);// 最大允许子程序执行5秒

由于HardWorkSR本身需要10秒才能计算完成，而我们5秒就要回收，所以其会被超时处理，此时，其运行结果如下：

work-begin
com.beetle.framework.appsrv.RoutineRunException: thread timeout; cause exception is: 
	EDU.oswego.cs.dl.util.concurrent.TimeoutException
EDU.oswego.cs.dl.util.concurrent.TimeoutException
	at EDU.oswego.cs.dl.util.concurrent.FutureResult.timedGet(FutureResult.java:128)
	at com.beetle.framework.appsrv.RoutineExecutor.runRoutineForTime(RoutineExecutor.java:104)
	at example.appsrv.routine.TestTimeoutClient.main(TestTimeoutClient.java:12)

线程超时，执行中断。