[分享]Java 线程池的原理与实现2008-07-18 14:53------------------------------------------------------------------------------------------------
这几天主要是狂看源程序，在弥补了一些以前知识空白的同时，也学会了不少新的知识（比如 NIO），或者称为新技术吧。
线程池就是其中之一，一提到线程，我们会想到以前《操作系统》的生产者与消费者，信号量，同步控制等等。
一提到池，我们会想到数据库连接池，但是线程池又如何呢？
建议：在阅读本文前，先理一理同步的知识，特别是syncronized同步关键字的用法。
关于我对同步的认识，要缘于大三年的一本书，书名好像是 Java 实战，这本书写得实在太妙了，真正的从理论到实践，从截图分析到.class字节码分析。哇，我想市场上很难买到这么精致的书了。作为一个Java爱好者，我觉得绝对值得一读。
我对此书印象最深之一的就是：equal()方法，由浅入深，经典！
还有就是同步了，其中提到了我的几个编程误区，以前如何使用同步提高性能等等，通过学习，使我对同步的认识进一步加深。
--------------------------------------------------------------------------------------------------
简单介绍
创建线程有两种方式：继承Thread或实现Runnable。Thread实现了Runnable接口，提供了一个空的run()方法，所以不论是继承Thread还是实现Runnable，都要有自己的run()方法。
一个线程创建后就存在，调用start()方法就开始运行（执行run()方法），调用wait进入等待或调用sleep进入休眠期，顺利运行完毕或休眠被中断或运行过程中出现异常而退出。
wait和sleep比较：
sleep方法有：sleep(long millis)，sleep(long millis, long nanos)，调用sleep方法后，当前线程进入休眠期，暂停执行，但该线程继续拥有监视资源的所有权。到达休眠时间后线程将继续执行，直到完成。若在休眠期另一线程中断该线程，则该线程退出。
wait方法有：wait()，wait(long timeout)，wait(long timeout, long nanos)，调用wait方法后，该线程放弃监视资源的所有权进入等待状态；
wait()：等待有其它的线程调用notify()或notifyAll()进入调度状态，与其它线程共同争夺监视。wait()相当于wait(0)，wait(0, 0)。
wait(long timeout)：当其它线程调用notify()或notifyAll()，或时间到达timeout亳秒，或有其它某线程中断该线程，则该线程进入调度状态。
wait(long timeout, long nanos)：相当于wait(1000000*timeout + nanos)，只不过时间单位为纳秒。
===================================================================================================
线程池：
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。
------------------------------------------------------------------------------
好了，废话就到这里了，下面就是程序了，我也不讲解了，注释已经很清晰了：
/** 线程池类，工作线程作为其内部类 **/
package org.ymcn.util;
import java.util.Collections;
import java.util.Date;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import org.apache.log4j.Logger;
/**
* 线程池
* 创建线程池，销毁线程池，添加新任务
*
* @author obullxl
*/
public final class ThreadPool {
private static Logger logger = Logger.getLogger(ThreadPool.class);
private static Logger taskLogger = Logger.getLogger("TaskLogger");
private static boolean debug = taskLogger.isDebugEnabled();
// private static boolean debug = taskLogger.isInfoEnabled();
/* 单例 */
private static ThreadPool instance = ThreadPool.getInstance();
public static final int SYSTEM_BUSY_TASK_COUNT = 150;
/* 默认池中线程数 */
public static int worker_num = 5;
/* 已经处理的任务数 */
private static int taskCounter = 0;
public static boolean systemIsBusy = false;
private static List<Task> taskQueue = Collections
.synchronizedList(new LinkedList<Task>());
/* 池中的所有线程 */
public PoolWorker[] workers;
private ThreadPool() {
workers = new PoolWorker[5];
for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
workers[i] = new PoolWorker(i);
}
}
private ThreadPool(int pool_worker_num) {
worker_num = pool_worker_num;
workers = new PoolWorker[worker_num];
for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
workers[i] = new PoolWorker(i);
}
}
public static synchronized ThreadPool getInstance() {
if (instance == null)
return new ThreadPool();
return instance;
}
/**
* 增加新的任务
* 每增加一个新任务，都要唤醒任务队列
* @param newTask
*/
public void addTask(Task newTask) {
synchronized (taskQueue) {
newTask.setTaskId(++taskCounter);
newTask.setSubmitTime(new Date());
taskQueue.add(newTask);
/* 唤醒队列, 开始执行 */
taskQueue.notifyAll();
}
logger.info("Submit Task<" + newTask.getTaskId() + ">: "
+ newTask.info());
}
/**
* 批量增加新任务
* @param taskes
*/
public void batchAddTask(Task[] taskes) {
if (taskes == null || taskes.length == 0) {
return;
}
synchronized (taskQueue) {
for (int i = 0; i < taskes.length; i++) {
if (taskes[i] == null) {
continue;
}
taskes[i].setTaskId(++taskCounter);
taskes[i].setSubmitTime(new Date());
taskQueue.add(taskes[i]);
}
/* 唤醒队列, 开始执行 */
taskQueue.notifyAll();
}
for (int i = 0; i < taskes.length; i++) {
if (taskes[i] == null) {
continue;
}
logger.info("Submit Task<" + taskes[i].getTaskId() + ">: "
+ taskes[i].info());
}
}
/**
* 线程池信息
* @return
*/
public String getInfo() {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("\nTask Queue Size:" + taskQueue.size());
for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
sb.append("\nWorker " + i + " is "
+ ((workers[i].isWaiting()) ? "Waiting." : "Running."));
}
return sb.toString();
}
/**
* 销毁线程池
*/
public synchronized void destroy() {
for (int i = 0; i < worker_num; i++) {
workers[i].stopWorker();
workers[i] = null;
}
taskQueue.clear();
}
/**
* 池中工作线程
*
* @author obullxl
*/
private class PoolWorker extends Thread {
private int index = -1;
/* 该工作线程是否有效 */
private boolean isRunning = true;
/* 该工作线程是否可以执行新任务 */
private boolean isWaiting = true;
public PoolWorker(int index) {
this.index = index;
start();
}
public void stopWorker() {
this.isRunning = false;
}
public boolean isWaiting() {
return this.isWaiting;
}
/**
* 循环执行任务
* 这也许是线程池的关键所在
*/
public void run() {
while (isRunning) {
Task r = null;
synchronized (taskQueue) {
while (taskQueue.isEmpty()) {
try {
/* 任务队列为空，则等待有新任务加入从而被唤醒 */
taskQueue.wait(20);
} catch (InterruptedException ie) {
logger.error(ie);
}
}
/* 取出任务执行 */
r = (Task) taskQueue.remove(0);
}
if (r != null) {
isWaiting = false;
try {
if (debug) {
r.setBeginExceuteTime(new Date());
taskLogger.debug("Worker<" + index
+ "> start execute Task<" + r.getTaskId() + ">");
if (r.getBeginExceuteTime().getTime()
- r.getSubmitTime().getTime() > 1000)
taskLogger.debug("longer waiting time. "
+ r.info() + ",<" + index + ">,time:"
+ (r.getFinishTime().getTime() - r
.getBeginExceuteTime().getTime()));
}
/* 该任务是否需要立即执行 */
if (r.needExecuteImmediate()) {
new Thread(r).start();
} else {
r.run();
}
if (debug) {
r.setFinishTime(new Date());
taskLogger.debug("Worker<" + index
+ "> finish task<" + r.getTaskId() + ">");
if (r.getFinishTime().getTime()
- r.getBeginExceuteTime().getTime() > 1000)
taskLogger.debug("longer execution time. "
+ r.info() + ",<" + index + ">,time:"
+ (r.getFinishTime().getTime() - r
.getBeginExceuteTime().getTime()));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
logger.error(e);
}
isWaiting = true;
r = null;
}
}
}
}
}
/** 任务接口类 **/
package org.ymcn.util;
import java.util.Date;
/**
* 所有任务接口
* 其他任务必须继承访类
*
* @author obullxl
*/
public abstract class Task implements Runnable {
// private static Logger logger = Logger.getLogger(Task.class);
/* 产生时间 */
private Date generateTime = null;
/* 提交执行时间 */
private Date submitTime = null;
/* 开始执行时间 */
private Date beginExceuteTime = null;
/* 执行完成时间 */
private Date finishTime = null;
private long taskId;
public Task() {
this.generateTime = new Date();
}
/**
* 任务执行入口
*/
public void run() {
/**
* 相关执行代码
*
* beginTransaction();
*
* 执行过程中可能产生新的任务 subtask = taskCore();
*
* commitTransaction();
*
* 增加新产生的任务 ThreadPool.getInstance().batchAddTask(taskCore());
*/
}
/**
* 所有任务的核心 所以特别的业务逻辑执行之处
*
* @throws Exception
*/
public abstract Task[] taskCore() throws Exception;
/**
* 是否用到数据库
*
* @return
*/
protected abstract boolean useDb();
/**
* 是否需要立即执行
*
* @return
*/
protected abstract boolean needExecuteImmediate();
/**
* 任务信息
*
* @return String
*/
public abstract String info();
public Date getGenerateTime() {
return generateTime;
}
public Date getBeginExceuteTime() {
return beginExceuteTime;
}
public void setBeginExceuteTime(Date beginExceuteTime) {
this.beginExceuteTime = beginExceuteTime;
}
public Date getFinishTime() {
return finishTime;
}
public void setFinishTime(Date finishTime) {
this.finishTime = finishTime;
}
public Date getSubmitTime() {
return submitTime;
}
public void setSubmitTime(Date submitTime) {
this.submitTime = submitTime;
}
public long getTaskId() {
return taskId;
}
public void setTaskId(long taskId) {
this.taskId = taskId;
}
}
转自：
http://hi.baidu.com/obullxl/blog/item/ee50ad1ba8e8ff1f8718bf66.html
分享到：
相关推荐
理解Java线程池的原理和实现，可以帮助我们更有效地管理并发任务，提升系统性能，同时避免资源浪费和线程安全问题。在实际开发中，合理配置线程池参数，结合业务场景选择合适的线程池类型，是优化系统性能的关键步骤...
Java线程池是一种高效利用系统资源、管理并发执行任务的机制。...总的来说，理解Java线程池的工作原理和实现对于优化并发应用程序至关重要，它可以帮助我们更好地控制系统的并发度，提高系统的响应速度和资源利用率。
### JAVA线程池原理及几种线程池类型的详细介绍 #### 一、线程池的引入背景及重要性 在现代软件开发中，特别是在基于Java的应用程序设计中，线程池技术已经成为提高系统性能和资源利用率的关键手段之一。线程池...
Java线程池是一种高效管理线程的工具，它允许开发者预先创建一组线程，并复用它们来处理任务，从而降低了创建和销毁线程的开销。线程池的使用尤其适用于处理大量短小任务的场景，例如Web服务器、数据库服务器等。在...
本文将深入探讨Java线程池的原理、封装以及相关知识点。 ### 1. Java线程池概念 Java线程池由`java.util.concurrent`包中的`ExecutorService`接口和其子类实现。其中，最常用的是`ThreadPoolExecutor`类，它提供了...
### 自定义实现Java线程池 #### 一、概述 在深入探讨自定义Java线程池之前，我们先简要回顾一下线程池的基本概念及其重要性。线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动...
Java线程池是一种高效管理并发任务的机制，它允许开发者预先配置一定数量的线程，以便在处理多个并发任务时能有效地复用这些线程，从而避免了频繁创建和销毁线程带来的开销。在Java中，`java.util.concurrent`包下的...
本文所提及的基于Java线程池技术的数据爬虫设计与实现，不仅涉及到了数据爬虫的原理和架构，还包括了多线程编程的知识点，以及线程池技术在数据爬虫中的具体应用。 首先，数据爬虫的基本原理是模拟用户的点击行为，...
Java线程池是一种高效管理线程的机制，它允许开发者预先设定线程的数量，并通过池化的方式重用已创建的线程，以提高系统性能，减少线程的创建和销毁开销。线程池在Java中是通过`java.util.concurrent`包下的`...
Java线程池是一种高效管理并发任务执行的机制，它通过预先创建并维护一定数量的线程，从而避免了频繁地创建和销毁线程所带来的性能开销。在Java中，线程池的实现主要依赖于`java.util.concurrent`包中的`...
【自定义Java线程池实现】 在Java编程中，线程池是一种高效管理线程资源的方式，可以提高系统的性能和响应速度。本篇将探讨如何模拟Java的JDK线程池执行流程，以理解其设计原理。核心知识点包括线程池的执行策略、...
资料：Java线程池实现原理及其在美团业务中的实践
Java线程池是一种高效管理线程资源的工具，它通过维护一组可重用的线程来减少创建和销毁线程的开销。在Java中，`java.util.concurrent`包提供了`ExecutorService`接口和它的实现类，如`ThreadPoolExecutor`，来支持...
标题中的“Java实现的...总的来说，这个主题涵盖了Java并发编程中的核心概念，线程池和消息队列的实现原理及应用场景，以及可能用到的相关开发工具。理解并熟练运用这些知识对于提升Java应用的性能和稳定性至关重要。
Java线程池是一种高效管理线程资源的技术，它允许开发者创建一组可重用的工作线程，从而避免频繁地创建和销毁线程带来的性能开销。线程池在Java中主要通过`java.util.concurrent`包中的`ExecutorService`接口及其...
JAVA线程池原理实例详解 JAVA线程池是java中的一种高效的线程管理机制，它可以控制线程的创建、销毁和复用，从而提高系统的性能和可靠性。下面我们将详细介绍JAVA线程池的原理、创建、使用方法及相关注意事项。 一...
Java线程池是Java并发编程中的重要组成部分，它允许开发者高效地管理多个并发执行的线程，有效地控制系统的资源消耗，提高系统性能和稳定性。在Java中，`java.util.concurrent`包提供了`ExecutorService`接口及其...
### Java线程池详解 #### 引言 在现代计算机科学中，线程作为轻量级的进程，已经成为操作系统和应用程序提高并发性、优化资源...理解和掌握Java线程池的原理和使用方法，对于开发高性能、高可靠的Java应用至关重要。
在Java中，`java.util.concurrent` 包提供了对线程池的支持，主要由`ExecutorService`、`ThreadPoolExecutor` 和 `Executors` 类来实现。 1. **ExecutorService**: 这是线程池的核心接口，定义了线程池的主要操作，...