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.
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