java.util.concurrent 多线程框架---线程池编程(一)

一般的服务器都需要线程池,比如Web、FTP等服务器,不过它们一般都自己实现了线程池,比如以前介绍过的Tomcat、Resin和Jetty等,现在有了JDK5,我们就没有必要重复造车轮了,直接使用就可以,何况使用也很方便,性能也非常高。

 1 package concurrent;
 2 import java.util.concurrent.ExecutorService; 
 3 import java.util.concurrent.Executors; 
 4 public class TestThreadPool 
 5 
 6     public static void main(String args[]) throws InterruptedException
 7     { 
 8         // only two threads 
 9         ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(2); 
10         for(int index = 0; index < 100; index++)
11         { 
12             Runnable run = new Runnable()
13             { 
14                 public void run() 
15                 { 
16                     long time = (long) (Math.random() * 1000); 
17                     System.out.println("Sleeping " + time + "ms");
18                     try
19                     {
20                         Thread.sleep(time); 
21                         
22                     } 
23                     catch (InterruptedException e) 
24                     { 
25                         
26                     } 
27                     
28                 }
29                 
30             };
31                     
32             exec.execute(run); 
33                     
34         } // must shutdown
35                     
36         exec.shutdown(); 
37         
38     } 
39     //}
40     }
41 //}
42 

 

上面是一个简单的例子,使用了2个大小的线程池来处理100个线程。但有一个问题:在for循环的过程中,会等待线程池有空闲的线程,所以主线程会阻塞的。为了解决这个问题,一般启动一个线程来做for循环,就是为了避免由于线程池满了造成主线程阻塞。不过在这里我没有这样处理。[重要修正:经过测试,即使线程池大小小于实际线程数大小,线程池也不会阻塞的,这与Tomcat的线程池不同,它将Runnable实例放到一个“无限”的BlockingQueue中,所以就不用一个线程启动for循环,Doug Lea果然厉害]

另外它使用了Executors的静态函数生成一个固定的线程池,顾名思义,线程池的线程是不会释放的,即使它是Idle。这就会产生性能问题,比如如果线程池的大小为200,当全部使用完毕后,所有的线程会继续留在池中,相应的内存和线程切换(while(true)+sleep循环)都会增加。如果要避免这个问题,就必须直接使用ThreadPoolExecutor()来构造。可以像Tomcat的线程池一样设置“最大线程数”、“最小线程数”和“空闲线程keepAlive的时间”。通过这些可以基本上替换Tomcat的线程池实现方案。

需要注意的是线程池必须使用shutdown来显式关闭,否则主线程就无法退出。shutdown也不会阻塞主线程。

许多长时间运行的应用有时候需要定时运行任务完成一些诸如统计、优化等工作,比如在电信行业中处理用户话单时,需要每隔1分钟处理话单;网站每天凌晨统计用户访问量、用户数;大型超时凌晨3点统计当天销售额、以及最热卖的商品;每周日进行数据库备份;公司每个月的10号计算工资并进行转帐等,这些都是定时任务。通过 java的并发库concurrent可以轻松的完成这些任务,而且非常的简单。

 

 1 package concurrent;
 2 import static java.util.concurrent.TimeUnit.SECONDS;
 3 import java.util.Date; 
 4 import java.util.concurrent.Executors; 
 5 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
 6 import java.util.concurrent.ScheduledFuture; 
 7 
 8 public class TestScheduledThread 
 9 
10     public static void main(String[] args) 
11     { 
12         final ScheduledExecutorService scheduler = Executors .newScheduledThreadPool(2); 
13         final Runnable beeper = new Runnable() 
14         { 
15             int count = 0
16             public void run() 
17             { 
18                 System.out.println(new Date() + "beep "+ (++count));
19             } 
20         }; // 1秒钟后运行,并每隔2秒运行一次
21         final ScheduledFuture beeperHandle = scheduler.scheduleAtFixedRate( beeper, 12, SECONDS);
22         // 2秒钟后运行,并每次在上次任务运行完后等待5秒后重新运行 
23         final ScheduledFuture beeperHandle2 = scheduler .scheduleWithFixedDelay(beeper, 25, SECONDS); 
24         // 30秒后结束关闭任务,并且关闭Scheduler 
25         scheduler.schedule(
26             new Runnable() 
27             {
28                 public void run() 
29                 { 
30                     beeperHandle.cancel(true);
31                     beeperHandle2.cancel(true);
32                     scheduler.shutdown(); 
33                 } 
34             }, 30, SECONDS); 
35     } 
36 }
37 
38 
39 

 

为了退出进程,上面的代码中加入了关闭Scheduler的操作。而对于24小时运行的应用而言,是没有必要关闭Scheduler的。

在实际应用中,有时候需要多个线程同时工作以完成同一件事情,而且在完成过程中,往往会等待其他线程都完成某一阶段后再执行,等所有线程都到达某一个阶段后再统一执行。

比如有几个旅行团需要途经深圳、广州、韶关、长沙最后到达武汉。旅行团中有自驾游的,有徒步的,有乘坐旅游大巴的;这些旅行团同时出发,并且每到一个目的地,都要等待其他旅行团到达此地后再同时出发,直到都到达终点站武汉。

这时候CyclicBarrier就可以派上用场。CyclicBarrier最重要的属性就是参与者个数,另外最要方法是await()。当所有线程都调用了await()后,就表示这些线程都可以继续执行,否则就会等待。

 

package concurrent; 
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date; 
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier; 
import java.util.concurrent.ExecutorService; 
import java.util.concurrent.Executors; 
class TestCyclicBarrier 

    
// 徒步需要的时间: Shenzhen, Guangzhou, Shaoguan, Changsha, Wuhan 
    public static int[] timeWalk = { 58151510 }; 
    
// 自驾游 
    public static int[] timeSelf = { 13445 };
    
// 旅游大巴 
    public static int[] timeBus = { 24667 }; 
    
public static String now() 
    { 
        SimpleDateFormat sdf 
= new SimpleDateFormat("HH:mm:ss"); 
        
return sdf.format(new Date()) + ""
    } 
}

public class Tour implements Runnable 

    
private int[] times; 
    
private CyclicBarrier barrier;
    
private String tourName; 
    
public Tour(CyclicBarrier barrier, String tourName, int[] times) 
    { 
        
this.times = times; 
        
this.tourName = tourName; 
        
this.barrier = barrier;
    } 
    
public void run() 
    { 
        
try 
        { 
            Thread.sleep(times[
0* 1000); 
            System.out.println(TestCyclicBarrier.now() 
+ tourName + "Reached Shenzhen");
            barrier.await();
            Thread.sleep(times[
1* 1000);
            System.out.println(TestCyclicBarrier.now() 
+ tourName + " Reached Guangzhou"); 
            barrier.await(); Thread.sleep(times[
2* 1000);
            System.out.println(TestCyclicBarrier.now() 
+ tourName + " Reached Shaoguan");
            barrier.await();
            Thread.sleep(times[
3* 1000); 
            System.out.println(TestCyclicBarrier.now() 
+ tourName + " Reached Changsha"); 
            barrier.await(); 
            Thread.sleep(times[
4* 1000);
            System.out.println(TestCyclicBarrier.now() 
+ tourName + " Reached Wuhan"); 
            barrier.await(); 
        } 
        
catch (InterruptedException e) 
        { } 
        
catch (BrokenBarrierException e) 
        { } 
    } 

    
public static void main(String[] args) 
    { 
// 三个旅行团 
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);
        ExecutorService exec 
= Executors.newFixedThreadPool(3);
        exec.submit(
new Tour(barrier, "WalkTour", TestCyclicBarrier.timeWalk));
        exec.submit(
new Tour(barrier, "SelfTour", TestCyclicBarrier.timeSelf));
        exec.submit(
new Tour(barrier, "BusTour", TestCyclicBarrier.timeBus));
        exec.shutdown();
    }
}
    

运行结果: 00:02:25: SelfTour Reached Shenzhen 00:02:25: BusTour Reached Shenzhen 00:02:27: WalkTour Reached Shenzhen 00:02:30: SelfTour Reached Guangzhou 00:02:31: BusTour Reached Guangzhou 00:02:35: WalkTour Reached Guangzhou 00:02:39: SelfTour Reached Shaoguan 00:02:41: BusTour Reached Shaoguan

并发库中的BlockingQueue是一个比较好玩的类,顾名思义,就是阻塞队列。该类主要提供了两个方法put()和take(),前者将一个对象放到队列中,如果队列已经满了,就等待直到有空闲节点;后者从head取一个对象,如果没有对象,就等待直到有可取的对象。

下面的例子比较简单,一个读线程,用于将要处理的文件对象添加到阻塞队列中,另外四个写线程用于取出文件对象,为了模拟写操作耗时长的特点,特让线程睡眠一段随机长度的时间。另外,该Demo也使用到了线程池和原子整型(AtomicInteger),AtomicInteger可以在并发情况下达到原子化更新,避免使用了synchronized,而且性能非常高。由于阻塞队列的put和take操作会阻塞,为了使线程退出,特在队列中添加了一个“标识”,算法中也叫“哨兵”,当发现这个哨兵后,写线程就退出。

当然线程池也要显式退出了。

 

posted @ 2009-11-02 10:45  木瓜网络  阅读(3995)  评论(0编辑  收藏  举报