使用Java多线程实现任务分发

多线程下载由来已久，如 FlashGet、NetAnts 等工具，它们都是依懒于 HTTP 协议的支持（Range 字段指定请求内容范围），首先能读取出请求内容 （即欲下载的文件） 的大小，划分出若干区块，把区块分段分发给每个线程去下载，线程从本段起始处下载数据及至段尾，多个线程下载的内容最终会写入到同一个文件中。

　　只研究有用的，工作中的需求：要把多个任务分派给Java的多个线程去执行，这其中就会有一个任务列表指派到线程的策略思考：

    已知：

    1. 一个待执行的任务列表；

    2. 指定要启动的线程数；

    问题是：每个线程实际要执行哪些任务。

　　使用Java多线程实现这种任务分发的策略是：任务列表连续按线程数分段，先保证每线程平均能分配到的任务数，余下的任务从前至后依次附加到线程中——只是数量上，实际每个线程执行的任务都还是连续的。如果出现那种僧多（线程） 粥（任务） 少的情况，实际启动的线程数就等于任务数，一挑一。这里只实现了每个线程各扫自家门前雪，动作快的完成后眼见别的线程再累都是爱莫能助。

　　实现及演示代码如下：由三个类实现，写在了一个 Java 文件中：TaskDistributor 为任务分发器，Task 为待执行的任务，WorkThread 为自定的工作线程。代码中运用了命令模式，如若能配以监听器，用上观察者模式来控制 UI 显示就更绝妙不过了，就能实现像下载中的区块着色跳跃的动感了，在此定义下一步的着眼点了。

　　代码中有较为详细的注释，看这些注释和执行结果就很容易理解的。main()是测试方法：

　　package com.unmi.common;
　　import java.util.ArrayList;
　　import java.util.List;
　　/**
　　* 指派任务列表给线程的分发器
　　* @author Unmi
　　* QQ: 1125535 Email: [e-mail]
　　* MSN: [e-mail] 2008-03-25
　　*/
public class TaskDistributor {
　　/**
　　* 测试方法
　　* @param args
　　*/
　　public static void main(String[] args) {
　　//初始化要执行的任务列表
　　List taskList = new ArrayList();
　　for (int i = 0; i < 108; i++) {
　　taskList.add(new Task(i));
　　}
　　//设定要启动的工作线程数为 5 个
　　int threadCount = 5;
　　List[] taskListPerThread = distributeTasks(taskList, threadCount);
　　System.out.println("实际要启动的工作线程数："+taskListPerThread.length);
　　for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {
　　Thread workThread = new WorkThread(taskListPerThread[i],i);
　　workThread.start();
　　}
　　}
　　/**
　　* 把 List 中的任务分配给每个线程，先平均分配，剩于的依次附加给前面的线程
　　* 返回的数组有多少个元素（List）就表明将启动多少个工作线程
　　* @param taskList 待分派的任务列表
　　* @param threadCount 线程数
　　* @return 列表的数组，每个元素中存有该线程要执行的任务列表
　　*/
　　public static List[] distributeTasks(List taskList, int threadCount) {
　　// 每个线程至少要执行的任务数，假如不为零则表示每个线程都会分配到任务
　　int minTaskCount = taskList.size() / threadCount;
　　// 平均分配后还剩下的任务数，不为零则还有任务依个附加到前面的线程中
　　int remainTaskCount = taskList.size() % threadCount;
　　// 实际要启动的线程数,如果工作线程比任务还多
　　// 自然只需要启动与任务相同个数的工作线程，一对一的执行
　　// 毕竟不打算实现了线程池，所以用不着预先初始化好休眠的线程
　　int actualThreadCount = minTaskCount > 0 ? threadCount : remainTaskCount;
　　// 要启动的线程数组，以及每个线程要执行的任务列表
　　List[] taskListPerThread = new List[actualThreadCount];
　　int taskIndex = 0;

//平均分配后多余任务，每附加给一个线程后的剩余数，重新声明与 remainTaskCount
　　//相同的变量，不然会在执行中改变 remainTaskCount 原有值，产生麻烦
　　int remainIndces = remainTaskCount;
　　for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {
　　taskListPerThread[i] = new ArrayList();
　　// 如果大于零，线程要分配到基本的任务
　　if (minTaskCount > 0) {
　　for (int j = taskIndex; j < minTaskCount + taskIndex; j++) {
　　taskListPerThread[i].add(taskList.get(j));
　　}
　　taskIndex += minTaskCount;
　　}
　　// 假如还有剩下的，则补一个到这个线程中
　　if (remainIndces > 0) {
　　taskListPerThread[i].add(taskList.get(taskIndex++));
　　remainIndces--;
　　}
　　}
　　// 打印任务的分配情况
　　for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {
　　System.out.println("线程 " + i + " 的任务数：" +
　　taskListPerThread[i].size() + " 区间["
　　+ taskListPerThread[i].get(0).getTaskId() + ","
　　+ taskListPerThread[i].get(taskListPerThread[i].size() - 1).getTaskId() + "]");
　　}
　　return taskListPerThread;
　　}
　　}
　　/**
　　* 要执行的任务，可在执行时改变它的某个状态或调用它的某个操作
　　* 例如任务有三个状态，就绪，运行，完成，默认为就绪态
　　* 要进一步完善，可为 Task 加上状态变迁的监听器，因之决定UI的显示
　　*/
　　class Task {
　　public static final int READY = 0;
　　public static final int RUNNING = 1;
　　public static final int FINISHED = 2;
　　private int status;
　　//声明一个任务的自有业务含义的变量，用于标识任务
　　private int taskId;
　　//任务的初始化方法
　　public Task(int taskId){
　　this.status = READY;
　　this.taskId = taskId;
　　}

/**
　　* 执行任务
　　*/
　　public void execute() {
　　// 设置状态为运行中
　　setStatus(Task.RUNNING);
　　System.out.println("当前线程 ID 是：" + Thread.currentThread().getName()
　　+" | 任务 ID 是："+this.taskId);
　　// 附加一个延时
　　try {
　　Thread.sleep(1000);
　　} catch (InterruptedException e) {
　　e.printStackTrace();
　　}
　　// 执行完成，改状态为完成
　　setStatus(FINISHED);
　　}
　　public void setStatus(int status) {
　　this.status = status;
　　}
　　public int getTaskId() {
　　return taskId;
　　}
　　}
　　/**
　　* 自定义的工作线程，持有分派给它执行的任务列表
　　*/
　　class WorkThread extends Thread {
　　//本线程待执行的任务列表，你也可以指为任务索引的起始值
　　private List taskList = null;
　　private int threadId;
　　/**
　　* 构造工作线程，为其指派任务列表，及命名线程 ID
　　* @param taskList 欲执行的任务列表
　　* @param threadId 线程 ID
　　*/
　　public WorkThread(List taskList,int threadId) {
　　this.taskList = taskList;
　　this.threadId = threadId;
　　}
　　/**
　　* 执行被指派的所有任务
　　*/
　　public void run() {
　　for (Task task : taskList) {
　　task.execute();
　　}
　　}
　　}

执行结果如下，注意观察每个Java多线程分配到的任务数量及区间。直到所有的线程完成了所分配到的任务后程序结束：

　　线程 0 的任务数：22 区间[0,21]
　　线程 1 的任务数：22 区间[22,43]
　　线程 2 的任务数：22 区间[44,65]
　　线程 3 的任务数：21 区间[66,86]
　　线程 4 的任务数：21 区间[87,107]

　　实际要启动的工作线程数：5

　　当前线程 ID 是：Thread-0 | 任务 ID 是：0
　　当前线程 ID 是：Thread-1 | 任务 ID 是：22
　　当前线程 ID 是：Thread-2 | 任务 ID 是：44
　　当前线程 ID 是：Thread-3 | 任务 ID 是：66
　　当前线程 ID 是：Thread-4 | 任务 ID 是：87
　　当前线程 ID 是：Thread-0 | 任务 ID 是：1
　　当前线程 ID 是：Thread-1 | 任务 ID 是：23
　　当前线程 ID 是：Thread-2 | 任务 ID 是：45

　　上面坦白来只算是基本功夫，贴出来还真见笑了。还有更为复杂的功能。

　　像Java多线程的下载工具的确更充分利用了网络资源，而且像 FlashGet、NetAnts 都实现了：假如某个线程下载完了欲先所分配段的内容之后，会帮其他线程下载未完成数据，直到任务完成；或某一下载线程的未完成段区间已经很小了，用不着别人来帮忙时，这就涉及到任务的进一步分配。再如，以上两个工具都能动态增加、减小或中止线程，越说越复杂了，它们原本比这复杂多了，这些实现可能定义各种队列来实现，如未完成任务队列、下载中任务队列和已完成队列等。