BlockingQueue和ExecutorService

    本例介绍一个特殊的队列:BlockingQueue,如果BlockQueue是空的,从BlockingQueue取东西的操作将会被阻断进入等待状态,直到BlockingQueue进了东西才会被唤醒.同样,如果BlockingQueue是满的,任何试图往里存东西的操作也会被阻断进入等待状态,直到BlockingQueue里有空间才会被唤醒继续操作.

    本例再次实现11.4线程----条件Condition中介绍的篮子程序,不过这个篮子中最多能放的苹果数不是1,可以随意指定.当篮子满时,生产者进入等待状态,当篮子空时,消费者等待.

    使用BlockingQueue的关键技术点如下:

    1.BlockingQueue定义的常用方法如下:

        1)add(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则招聘异常

        2)offer(anObject):表示如果可能的话,将anObject加到BlockingQueue里,即如果BlockingQueue可以容纳,则返回true,否则返回false.

        3)put(anObject):把anObject加到BlockingQueue里,如果BlockQueue没有空间,则调用此方法的线程被阻断直到BlockingQueue里面有空间再继续.

        4)poll(time):取走BlockingQueue里排在首位的对象,若不能立即取出,则可以等time参数规定的时间,取不到时返回null

        5)take():取走BlockingQueue里排在首位的对象,若BlockingQueue为空,阻断进入等待状态直到Blocking有新的对象被加入为止

    2.BlockingQueue有四个具体的实现类,根据不同需求,选择不同的实现类

        1)ArrayBlockingQueue:规定大小的BlockingQueue,其构造函数必须带一个int参数来指明其大小.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的.

        2)LinkedBlockingQueue:大小不定的BlockingQueue,若其构造函数带一个规定大小的参数,生成的BlockingQueue有大小限制,若不带大小参数,所生成的BlockingQueue的大小由Integer.MAX_VALUE来决定.其所含的对象是以FIFO(先入先出)顺序排序的

        3)PriorityBlockingQueue:类似于LinkedBlockQueue,但其所含对象的排序不是FIFO,而是依据对象的自然排序顺序或者是构造函数的Comparator决定的顺序.

        4)SynchronousQueue:特殊的BlockingQueue,对其的操作必须是放和取交替完成的.

        3.LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue比较起来,它们背后所用的数据结构不一样,导致LinkedBlockingQueue的数据吞吐量要大于ArrayBlockingQueue,但在线程数量很大时其性能的可预见性低于ArrayBlockingQueue.     

ExecutorService 建立多线程的步骤：

1。定义线程类	class Handler implements Runnable{ }
2。建立ExecutorService线程池	ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); 或者 int cpuNums = Runtime.getRuntime().availableProcessors();                 //获取当前系统的CPU 数目 ExecutorService executorService =Executors.newFixedThreadPool(cpuNums * POOL_SIZE);                 //ExecutorService通常根据系统资源情况灵活定义线程池大小
3。调用线程池操作	循环操作，成为daemon,把新实例放入Executor池中       while(true){         executorService.execute(new Handler(socket));             // class Handler implements Runnable{         或者         executorService.execute(createTask(i));             //private static Runnable createTask(final int taskID)       } execute(Runnable对象)方法 其实就是对Runnable对象调用start()方法 （当然还有一些其他后台动作，比如队列，优先级，IDLE timeout，active激活等）

几种不同的ExecutorService线程池对象

1.newCachedThreadPool()	-缓存型池子，先查看池中有没有以前建立的线程，如果有，就reuse.如果没有，就建一个新的线程加入池中 -缓存型池子通常用于执行一些生存期很短的异步型任务  因此在一些面向连接的daemon型SERVER中用得不多。 -能reuse的线程，必须是timeout IDLE内的池中线程，缺省timeout是60s,超过这个IDLE时长，线程实例将被终止及移出池。   注意，放入CachedThreadPool的线程不必担心其结束，超过TIMEOUT不活动，其会自动被终止。
2. newFixedThreadPool	-newFixedThreadPool与cacheThreadPool差不多，也是能reuse就用，但不能随时建新的线程 -其独特之处:任意时间点，最多只能有固定数目的活动线程存在，此时如果有新的线程要建立，只能放在另外的队列中等待，直到当前的线程中某个线程终止直接被移出池子 -和cacheThreadPool不同，FixedThreadPool没有IDLE机制（可能也有，但既然文档没提，肯定非常长，类似依赖上层的TCP或UDP IDLE机制之类的），所以FixedThreadPool多数针对一些很稳定很固定的正规并发线程，多用于服务器 -从方法的源代码看，cache池和fixed 池调用的是同一个底层池，只不过参数不同: fixed池线程数固定，并且是0秒IDLE（无IDLE） cache池线程数支持0-Integer.MAX_VALUE(显然完全没考虑主机的资源承受能力），60秒IDLE
3.ScheduledThreadPool	-调度型线程池 -这个池子里的线程可以按schedule依次delay执行，或周期执行
4.SingleThreadExecutor	-单例线程，任意时间池中只能有一个线程 -用的是和cache池和fixed池相同的底层池，但线程数目是1-1,0秒IDLE（无IDLE）

上面四种线程池，都使用Executor的缺省线程工厂建立线程，也可单独定义自己的线程工厂
下面是缺省线程工厂代码:

    static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
        static final AtomicInteger poolNumber = new AtomicInteger(1);
        final ThreadGroup group;
        final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);
        final String namePrefix;

        DefaultThreadFactory() {
            SecurityManager s = System.getSecurityManager();
            group = (s != null)? s.getThreadGroup() :Thread.currentThread().getThreadGroup();
          
            namePrefix = "pool-" + poolNumber.getAndIncrement() + "-thread-";
        }

        public Thread newThread(Runnable r) {
            Thread t = new Thread(group, r,namePrefix + threadNumber.getAndIncrement(),0);
            if (t.isDaemon())
                t.setDaemon(false);
            if (t.getPriority() != Thread.NORM_PRIORITY)
                t.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            return t;
        }
    }

也可自己定义ThreadFactory，加入建立池的参数中

 public static ExecutorService newCachedThreadPool(ThreadFactory threadFactory) {

Executor的execute()方法
execute() 方法将Runnable实例加入pool中,并进行一些pool size计算和优先级处理
execute() 方法本身在Executor接口中定义,有多个实现类都定义了不同的execute()方法
如ThreadPoolExecutor类（cache,fiexed,single三种池子都是调用它）的execute方法如下：

    public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        if (poolSize >= corePoolSize || !addIfUnderCorePoolSize(command)) {
            if (runState == RUNNING && workQueue.offer(command)) {
                if (runState != RUNNING || poolSize == 0)
                    ensureQueuedTaskHandled(command);
            }
            else if (!addIfUnderMaximumPoolSize(command))
                reject(command); // is shutdown or saturated
        }
    }

 

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class BlockingQueueTest {
       /**定义装苹果的篮子*/
       public static class Basket{
              //篮子,能够容纳3个苹果
              BlockingQueue<String> basket = new ArrayBlockingQueue<String>(3);
              //生产苹果,放入篮子
              public void produce() throws InterruptedException{
                     //put方法放入一个苹果,若basket满了,等到basket有位置
                     basket.put("An apple");
              }
              //消费苹果,从篮子中取走
              public String consume() throws InterruptedException{
                     //take方法取出一个苹果,若basket为空,等到basket有苹果为止
                     return basket.take();
              }
       }
       //测试方法
       public static void testBasket(){
              final Basket basket = new Basket();//建立一个装苹果的篮子
              //定义苹果生产者
              class Producer implements Runnable{
                     public void run(){
                            try{
                                   while(true){
                                          //生产苹果
                                          System.out.println("生产者准备生产苹果: " + System.currentTimeMillis());
                                          basket.produce();
                                          System.out.println("生产者生产苹果完毕: " + System.currentTimeMillis());
                                          //休眠300ms
                                          Thread.sleep(300);
                                   }
                            }catch(InterruptedException ex){
                            }
                     }
              }
              //定义苹果消费者
              class Consumer implements Runnable{
                     public void run(){
                            try{
                                   while(true){
                                          //消费苹果
                                          System.out.println("消费者准备消费苹果: " + System.currentTimeMillis());
                                          basket.consume();
                                          System.out.println("消费者消费苹果完毕: " + System.currentTimeMillis());
                                          //休眠1000ms
                                          Thread.sleep(1000);
                                   }
                            }catch(InterruptedException ex){
                            }
                     }
              }
              ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
              Producer producer = new Producer();
              Consumer consumer = new Consumer();
              service.submit(producer);
              service.submit(consumer);
              //程序运行5s后,所有任务停止
              try{
                     Thread.sleep(5000);
              }catch(InterruptedException ex){
              }
              service.shutdownNow();
       }
       public static void main(String[] args){
              BlockingQueueTest.testBasket();
       }
}