javautilconcurrent 多线程框架.docx
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javautilconcurrent多线程框架
java.util.concurrent多线程框架
JDK5中的一个亮点就是将DougLea的并发库引入到Java标准库中。
DougLea确实是一个牛人,能教书,能出书,能编码,不过这在国外还是比较普遍的,而国内的教授们就相差太远了。
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
JDK5中的一个亮点就是将DougLea的并发库引入到Java标准库中。
DougLea确实是一个牛人,能教书,能出书,能编码,不过这在国外还是比较普遍的,而国内的教授们就相差太远了。
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.packageconcurrent;
2.import java.util.concurrent.ExecutorService;
3.import java.util.concurrent.Executors;
4.
5.public classTestThreadPool{
6. public staticvoidmain(Stringargs[])throwsInterruptedException{
7. //onlytwothreads
8. ExecutorService exec=Executors.newFixedThreadPool
(2);
9.
10. for (intindex=0;index<100;index++){
11. Runnable run=newRunnable(){
12.
13. public voidrun(){
14. long time=(long)(Math.random()*1000);
15.
16. System.out.println("Sleeping"+time+"ms");
17. try {
18. Thread.sleep(time);
19. } catch(InterruptedExceptione){
20. }
21. }
22. };
23. exec.execute(run);
24. }
25. //mustshutdown
26. exec.shutdown();
27. }
28.}
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,DougLea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.packageconcurrent;
2.import staticjava.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 classTestScheduledThread{
9.
10. public staticvoidmain(String[]args){
11.
12. final ScheduledExecutorServicescheduler=Executors
13. .newScheduledThreadPool
(2);
14.
15. final Runnablebeeper=newRunnable(){
16. int count=0;
17.
18. public voidrun(){
19. System.out.println(new Date()+"beep"+(++count));
20. }
21. };
22.
23. //1秒钟后运行,并每隔2秒运行一次
24. final ScheduledFuturebeeperHandle=scheduler.scheduleAtFixedRate(
25. beeper,1,2,SECONDS);
26. //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
27. final ScheduledFuturebeeperHandle2=scheduler.scheduleWithFixedDelay(
28. beeper,2,5,SECONDS);
29. //30秒后结束关闭任务,并且关闭Scheduler
30. scheduler.schedule(new Runnable(){
31. public voidrun(){
32. beeperHandle.cancel(true);
33. beeperHandle2.cancel(true);
34. scheduler.shutdown();
35. }
36. },30,SECONDS);
37. }
38.}
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。
1.packageconcurrent;
2.import java.text.SimpleDateFormat;
3.import java.util.Date;
4.import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
5.import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
6.import java.util.concurrent.ExecutorService;
7.import java.util.concurrent.Executors;
8.
9.public classTestCyclicBarrier{
10.
11. //徒步需要的时间:
Shenzhen,Guangzhou,Shaoguan,Changsha,Wuhan
12. private staticint[]timeWalk={5,8,15,15,10};
13.
14. //自驾游
15. private staticint[]timeSelf={1,3,4,4,5};
16.
17. //旅游大巴
18. private staticint[]timeBus={2,4,6,6,7};
19.
20. static Stringnow(){
21. SimpleDateFormat sdf=newSimpleDateFormat("HH:
mm:
ss");
22. return sdf.format(newDate())+":
";
23. }
24.
25. static classTourimplementsRunnable{
26.
27. private int[]times;
28.
29. private CyclicBarrierbarrier;
30.
31. private StringtourName;
32.
33. public Tour(CyclicBarrierbarrier,StringtourName,int[]times){
34.
35. this.times=times;
36. this.tourName=tourName;
37. this.barrier=barrier;
38. }
39.
40. public voidrun(){
41.
42. try {
43. Thread.sleep(times[0]*1000);
44. System.out.println(now()+tourName+"ReachedShenzhen");
45. barrier.await();
46.
47. Thread.sleep(times[1]*1000);
48. System.out.println(now()+tourName+"ReachedGuangzhou");
49. barrier.await();
50.
51. Thread.sleep(times[2]*1000);
52. System.out.println(now()+tourName+"ReachedShaoguan");
53. barrier.await();
54.
55. Thread.sleep(times[3]*1000);
56. System.out.println(now()+tourName+"ReachedChangsha");
57. barrier.await();
58.
59. Thread.sleep(times[4]*1000);
60. System.out.println(now()+tourName+"ReachedWuhan");
61. barrier.await();
62.
63. } catch(InterruptedExceptione){
64. } catch(BrokenBarrierExceptione){
65. }
66. }
67.
68. }
69.
70. public staticvoidmain(String[]args){
71. //三个旅行团
72. CyclicBarrier barrier=newCyclicBarrier(3);
73. ExecutorService exec=Executors.newFixedThreadPool(3);
74. exec.submit(new Tour(barrier,"WalkTour",timeWalk));
75. exec.submit(new Tour(barrier,"SelfTour",timeSelf));
76. exec.submit(new Tour(barrier,"BusTour",timeBus));
77. exec.shutdown();
78. }
79.}
运行结果:
00:
02:
25:
SelfTourReachedShenzhen
00:
02:
25:
BusTourReachedShenzhen
00:
02:
27:
WalkTourReachedShenzhen
00:
02:
30:
SelfTourReachedGuangzhou
00:
02:
31:
BusTourReachedGuangzhou
00:
02:
35:
WalkTourReachedGuangzhou
00:
02:
39:
SelfTourReachedShaoguan
00:
02:
41:
BusTourReachedShaoguan
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。
1.packageconcurrent;
2.import java.io.File;
3.import java.io.FileFilter;
4.import java.util.concurrent.BlockingQueue;
5.import java.util.concurrent.ExecutorService;
6.import java.util.concurrent.Executors;
7.import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
8.import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
9.
10.public classTestBlockingQueue{
11.
12. static longrandomTime(){
13. return (long)(Math.random()*1000);
14. }
15.
16. public staticvoidmain(String[]args){
17.
18. //能容纳100个文件
19. final BlockingQueuequeue=newLinkedBlockingQueue(100);
20. //线程池
21. final ExecutorServiceexec=Executors.newFixedThreadPool(5);
22. final Fileroot=newFile("F:
\\JavaLib");
23. //完成标志
24. final FileexitFile=newFile("");
25. //读个数
26. final AtomicIntegerrc=newAtomicInteger();
27. //写个数
28.
29. final AtomicIntegerwc=newAtomicInteger();
30. //读线程
31.
32. Runnable read=newRunnable(){
33. public voidrun(){
34. scanFile(root);
35. scanFile(exitFile);
36. }
37.
38. public voidscanFile(Filefile){
39. if (file.isDirectory()){
40.
41. File[] files=file.listFiles(newFileFilter(){
42.
43. public booleanaccept(Filepathname){
44. return pathname.isDirectory()
45. ||pathname.getPath().endsWith(".java");
46. }
47.
48. });
49.
50. for (Fileone:
files)
51. scanFile(one);
52. } else{
53.
54. try {
55. int index=rc.incrementAndGet();
56. System.out.println("Read0:
"+index+" "
57. +file.getPath());
58. queue.put(file);
59. } catch(InterruptedExceptione){
60. }
61. }
62. }
63. };
64.
65. exec.submit(read);
66. //四个写线程
67. for (intindex=0;index<4;index++){
68. //writethread
69. final intNO=index;
70.
71. Runnable write=newRunnable(){
72.
73. String threadName="Write"+NO;
74.
75.