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  • 高并发设计模式

    懒汉式: 方法上加synchronized

    public static synchronized Singleton getInstance() {  
             if (single == null) {    
                 single = new Singleton();  
             }    
            return single;  
    }  

    懒汉式: 使用双检锁 + volatile

    private volatile Singleton singleton = null;
        public static Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {
                synchronized (Singleton.class) {
                    if (singleton == null) {
                        singleton = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return singleton;
        }

    懒汉式: 使用静态内部类

    public class Singleton {
        private static class LazyHolder {
           private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
        }
        private Singleton (){}
        public static final Singleton getInstance() {
           return LazyHolder.INSTANCE;
        }
    }

    ===============》

    饿汉式

    public class Singleton1 {
        private Singleton1() {}
        private static final Singleton1 single = new Singleton1();
        public static Singleton1 getInstance() {
            return single;
        }
    }

    --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    Future模式(该模式的核心思想是异步调用. 有点类似于异步的ajax请求.

    通过FutureTask实现

    public class FutureDemo1 {

        public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
            FutureTask<String> future = new FutureTask<String>(new Callable<String>() {
                @Override
                public String call() throws Exception {
                    return new RealData().costTime();
                }
            });
            ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
            service.submit(future);

            System.out.println("RealData方法调用完毕");
            // 模拟主函数中其他耗时操作
            doOtherThing();
            // 获取RealData方法的结果
            System.out.println(future.get());
        }

        private static void doOtherThing() throws InterruptedException {
            Thread.sleep(2000L);
        }
    }

    class RealData {

        public String costTime() {
            try {
                // 模拟RealData耗时操作
                Thread.sleep(1000L);
                return "result";
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "exception";
        }

    }

    通过Future实现

    public class FutureDemo2 {

        public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
            ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
            Future<String> future = service.submit(new RealData2());

            System.out.println("RealData2方法调用完毕");
            // 模拟主函数中其他耗时操作
            doOtherThing();
            // 获取RealData2方法的结果
            System.out.println(future.get());
        }

        private static void doOtherThing() throws InterruptedException {
            Thread.sleep(2000L);
        }
    }

    class RealData2 implements Callable<String>{

        public String costTime() {
            try {
                // 模拟RealData耗时操作
                Thread.sleep(1000L);
                return "result";
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "exception";
        }

        @Override
        public String call() throws Exception {
            return costTime();
        }
    }

    =====》Future本身还提供了一些额外的简单控制功能, 其API如下

    // 取消任务
        boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
        // 是否已经取消
        boolean isCancelled();
        // 是否已经完成
        boolean isDone();
        // 取得返回对象
        V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
        // 取得返回对象, 并可以设置超时时间
        V get(long timeout, TimeUnit unit)
                throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

    -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    生产消费者模式

    生产者-消费者模式是一个经典的多线程设计模式. 它为多线程间的协作提供了良好的解决方案。

    在生产者-消费者模式中,通常由两类线程,即若干个生产者线程和若干个消费者线程。

    生产者线程负责提交用户请求,消费者线程则负责具体处理生产者提交的任务。

    生产者和消费者之间则通过共享内存缓冲区进行通信

     -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    分而治之

    Master-Worker模式

    该模式核心思想是系统由两类进行协助工作: Master进程, Worker进程.

    Master负责接收与分配任务, Worker负责处理任务. 当各个Worker处理完成后,

    将结果返回给Master进行归纳与总结.

    ==》Master代码

    public class MasterDemo {
        // 盛装任务的集合
        private ConcurrentLinkedQueue<TaskDemo> workQueue = new ConcurrentLinkedQueue<TaskDemo>();
        // 所有worker
        private HashMap<String, Thread> workers = new HashMap<>();
        // 每一个worker并行执行任务的结果
        private ConcurrentHashMap<String, Object> resultMap = new ConcurrentHashMap<>();

        public MasterDemo(WorkerDemo worker, int workerCount) {
            // 每个worker对象都需要持有queue的引用, 用于领任务与提交结果
            worker.setResultMap(resultMap);
            worker.setWorkQueue(workQueue);
            for (int i = 0; i < workerCount; i++) {
                workers.put("子节点: " + i, new Thread(worker));
            }
        }

        // 提交任务
        public void submit(TaskDemo task) {
            workQueue.add(task);
        }

        // 启动所有的子任务
        public void execute(){
            for (Map.Entry<String, Thread> entry : workers.entrySet()) {
                entry.getValue().start();
            }
        }

        // 判断所有的任务是否执行结束
        public boolean isComplete() {
            for (Map.Entry<String, Thread> entry : workers.entrySet()) {
                if (entry.getValue().getState() != Thread.State.TERMINATED) {
                    return false;
                }
            }

            return true;
        }

        // 获取最终汇总的结果
        public int getResult() {
            int result = 0;
            for (Map.Entry<String, Object> entry : resultMap.entrySet()) {
                result += Integer.parseInt(entry.getValue().toString());
            }

            return result;
        }

    }

    =======》Worker代码

    public class WorkerDemo implements Runnable{

        private ConcurrentLinkedQueue<TaskDemo> workQueue;
        private ConcurrentHashMap<String, Object> resultMap;

        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                TaskDemo input = this.workQueue.poll();
                // 所有任务已经执行完毕
                if (input == null) {
                    break;
                }
                // 模拟对task进行处理, 返回结果
                int result = input.getPrice();
                this.resultMap.put(input.getId() + "", result);
                System.out.println("任务执行完毕, 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());
            }
        }

        public ConcurrentLinkedQueue<TaskDemo> getWorkQueue() {
            return workQueue;
        }

        public void setWorkQueue(ConcurrentLinkedQueue<TaskDemo> workQueue) {
            this.workQueue = workQueue;
        }

        public ConcurrentHashMap<String, Object> getResultMap() {
            return resultMap;
        }

        public void setResultMap(ConcurrentHashMap<String, Object> resultMap) {
            this.resultMap = resultMap;
        }
    }

    主函数测试

    MasterDemo master = new MasterDemo(new WorkerDemo(), 10);
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                TaskDemo task = new TaskDemo();
                task.setId(i);
                task.setName("任务" + i);
                task.setPrice(new Random().nextInt(10000));
                master.submit(task);
            }

            master.execute();

            while (true) {
                if (master.isComplete()) {
                    System.out.println("执行的结果为: " + master.getResult());
                    break;
                }
            }

    ==========。》

    ForkJoin线程池

    其核心思想也是将任务分割为子任务,

    有可能子任务还是很大, 还需要进一步拆解, 最终得到足够小的任务.

    将分割出来的子任务放入双端队列中, 然后几个启动线程从双端队列中获取任务执行.

    子任务执行的结果放到一个队列里, 另起线程从队列中获取数据, 合并结果.

    public class CountTask extends RecursiveTask<Long>{
        // 任务分解的阈值
        private static final int THRESHOLD = 10000;
        private long start;
        private long end;


        public CountTask(long start, long end) {
            this.start = start;
            this.end = end;
        }

        public Long compute() {
            long sum = 0;
            boolean canCompute = (end - start) < THRESHOLD;
            if (canCompute) {
                for (long i = start; i <= end; i++) {
                    sum += i;
                }
            } else {
                // 分成100个小任务
                long step = (start + end) / 100;
                ArrayList<CountTask> subTasks = new ArrayList<CountTask>();
                long pos = start;
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    long lastOne = pos + step;
                    if (lastOne > end) {
                        lastOne = end;
                    }
                    CountTask subTask = new CountTask(pos, lastOne);
                    pos += step + 1;
                    // 将子任务推向线程池
                    subTasks.add(subTask);
                    subTask.fork();
                }

                for (CountTask task : subTasks) {
                    // 对结果进行join
                    sum += task.join();
                }
            }
            return sum;
        }

        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
            ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
            // 累加求和 0 -> 20000000L
            CountTask task = new CountTask(0, 20000000L);
            ForkJoinTask<Long> result = pool.submit(task);
            System.out.println("sum result : " + result.get());
        }
    }

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