前序:
Thread-Per-Message Pattern,是一种对于每个命令或请求,都分配一个线程,由这个线程执行工作。它将“委托消息的一端”和“执行消息的一端”用两个不同的线程来实现。该线程模式主要包括三个部分:
1,Request参与者(委托人),也就是消息发送端或者命令请求端
2,Host参与者,接受消息的请求,负责为每个消息分配一个工作线程。
3,Worker参与者,具体执行Request参与者的任务的线程,由Host参与者来启动。
由于常规调用一个方法后,必须等待该方法完全执行完毕后才能继续执行下一步操作,而利用线程后,就不必等待具体任务执行完毕,就可以马上返回继续执行下一步操作。
背景:
由于在Thread-Per-Message Pattern中对于每一个请求都会生成启动一个线程,而线程的启动是很花费时间的工作,所以鉴于此,提出了Worker Thread,重复利用已经启动的线程。
线程池:
Worker Thread,也称为工人线程或背景线程,不过一般都称为线程池。该模式主要在于,事先启动一定数目的工作线程。当没有请求工作的时候,所有的工人线程都会等待新的请求过来,一旦有工作到达,就马上从线程池中唤醒某个线程来执行任务,执行完毕后继续在线程池中等待任务池的工作请求的到达。
任务池:主要是存储接受请求的集合,利用它可以缓冲接受到的请求,可以设置大小来表示同时能够接受最大请求数目。这个任务池主要是供线程池来访问。
线程池:这个是工作线程所在的集合,可以通过设置它的大小来提供并发处理的工作量。对于线程池的大小,可以事先生成一定数目的线程,根据实际情况来动态增加或者减少线程数目。线程池的大小不是越大越好,线程的切换也会耗时的。
存放池的数据结构,可以用数组也可以利用集合,在集合类中一般使用Vector,这个是线程安全的。
Worker Thread的所有参与者:
1,Client参与者,发送Request的参与者
2,Channel参与者,负责缓存Request的请求,初始化启动线程,分配工作线程
3,Worker参与者,具体执行Request的工作线程
4,Request参与者
注意:将在Worker线程内部等待任务池非空的方式称为正向等待。
将在Channel线程提供Worker线程来判断任务池非空的方式称为反向等待。
线程池实例1:
利用同步方法来实现,使用数组来作为任务池的存放数据结构。在Channel有缓存请求方法和处理请求方法,利用生成者与消费者模式来处理存储请求,利用反向等待来判断任务池的非空状态。
Channel参与者:
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package whut.threadpool; //用到了生产者与消费者模式 //生成线程池,接受客户端线程的请求,找到一个工作线程分配该客户端请求 public class Channel
{ private static final int MAX_REQUEST
= 100 ; //
并发数目,就是同时可以接受多少个客户端请求 //利用数组来存放请求,每次从数组末尾添加请求,从开头移除请求来处理 private final Request[]
requestQueue; //
存储接受客户线程的数目 private int tail; //下一次存放Request的位置 private int head; //下一次获取Request的位置 private int count; //
当前request数量 private final WorkerThread[]
threadPool; //
存储线程池中的工作线程 //
运用数组来存储 public Channel( int threads)
{ this .requestQueue
= new Request[MAX_REQUEST]; this .head
= 0 ; this .head
= 0 ; this .count
= 0 ; threadPool
= new WorkerThread[threads]; //
启动工作线程 for ( int i
= 0 ;
i < threadPool.length; i++) { threadPool[i]
= new WorkerThread( "Worker-" +
i, this ); } } public void startWorkers()
{ for ( int i
= 0 ;
i < threadPool.length; i++) { threadPool[i].start(); } } //
接受客户端请求线程 public synchronized void putRequest(Request
request) { //
当Request的数量大于或等于同时接受的数目时候,要等待 while (count
>= requestQueue.length) try { wait(); } catch (InterruptedException
e) { } requestQueue[tail]
= request; tail
= (tail + 1 )
% requestQueue.length; count++; notifyAll(); } //
处理客户端请求线程 public synchronized Request
takeRequest() { while (count
<= 0 ) try { wait(); } catch (InterruptedException
e) { } Request
request = requestQueue[head]; head
= (head + 1 )
% requestQueue.length; count--; notifyAll(); return request; } } |
客户端请求线程:
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package whut.threadpool; import java.util.Random; //向Channel发送Request请求的 public class ClientThread extends Thread{ private final Channel
channel; private static final Random
random= new Random(); public ClientThread(String
name,Channel channel) { super (name); this .channel=channel; } public void run() { try { for ( int i= 0 ; true ;i++) { Request
request= new Request(getName(),i); channel.putRequest(request); Thread.sleep(random.nextInt( 1000 )); } } catch (InterruptedException
e) { } } } |
工作线程:
1
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package whut.threadpool; //具体工作线程 public class WorkerThread extends Thread{ private final Channel
channel; public WorkerThread(String
name,Channel channel) { super (name); this .channel=channel; } public void run() { while ( true ) { Request
request=channel.takeRequest(); request.execute(); } } } |
线程池实例2:
工作线程:
利用同步块来处理,利用Vector来存储客户端请求。在Channel有缓存请求方法和处理请求方法,利用生成者与消费者模式来处理存储请求,利用正向等待来判断任务池的非空状态。
这种实例,可以借鉴到网络ServerSocket处理用户请求的模式中,有很好的扩展性与实用性。
利用Vector来存储,依旧是每次集合的最后一个位置添加请求,从开始位置移除请求来处理。
Channel参与者:
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package whut.threadpool2; import java.util.Vector; /* *
这个主要的作用如下 *
0,缓冲客户请求线程(利用生产者与消费者模式) *
1,存储客户端请求的线程 *
2,初始化启动一定数量的线程 *
3,主动来唤醒处于任务池中wait set的一些线程来执行任务 */ public class Channel
{ public final static int THREAD_COUNT= 4 ; public static void main(String[]
args) { //定义两个集合,一个是存放客户端请求的,利用Vector, //一个是存储线程的,就是线程池中的线程数目 //Vector是线程安全的,它实现了Collection和List //Vector
类可以实现可增长的对象数组。与数组一样, //它包含可以使用整数索引进行访问的组件。但Vector
的大小可以根据需要增大或缩小, //以适应创建
Vector 后进行添加或移除项的操作。 //Collection中主要包括了list相关的集合以及set相关的集合,Queue相关的集合 //注意:Map不是Collection的子类,都是java.util.*下的同级包 Vector
pool= new Vector(); //工作线程,初始分配一定限额的数目 WorkerThread[]
workers= new WorkerThread[THREAD_COUNT]; //初始化启动工作线程 for ( int i= 0 ;i<workers.length;i++) { workers[i]= new WorkerThread(pool); workers[i].start(); } //接受新的任务,并且将其存储在Vector中 Object
task= new Object(); //模拟的任务实体类 //此处省略具体工作 //在网络编程中,这里就是利用ServerSocket来利用ServerSocket.accept接受一个Socket从而唤醒线程 //当有具体的请求达到 synchronized (pool) { pool.add(pool.size(),
task); pool.notifyAll(); //通知所有在pool
wait set中等待的线程,唤醒一个线程进行处理 } //注意上面这步骤添加任务池请求,以及通知线程,都可以放在工作线程内部实现 //只需要定义该方法为static,在方法体用同步块,且共享的线程池也是static即可 //下面这步,可以有可以没有根据实际情况 //取消等待的线程 for ( int i= 0 ;i<workers.length;i++) { workers[i].interrupt(); } } } |
工作线程:
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package whut.threadpool2; import java.util.List; public class WorkerThread extends Thread
{ private List
pool; //任务请求池 private static int fileCompressed= 0 ; //所有实例共享的 public WorkerThread(List
pool) { this .pool=pool; } //利用静态synchronized来作为整个synchronized类方法,仅能同时一个操作该类的这个方法 private static synchronized void incrementFilesCompressed() { fileCompressed++; } public void run() { //保证无限循环等待中 while ( true ) { //共享互斥来访问pool变量 synchronized (pool) { //利用多线程设计模式中的 //Guarded
Suspension Pattern,警戒条件为pool不为空,否则无限的等待中 while (pool.isEmpty()) { try { pool.wait(); //进入pool的wait
set中等待着,释放了pool的锁 } catch (InterruptedException
e) { } } //当线程被唤醒,需要重新获取pool的锁, //再次继续执行synchronized代码块中其余的工作 //当不为空的时候,继续再判断是否为空,如果不为空,则跳出循环 //必须先从任务池中移除一个任务来执行,统一用从末尾添加,从开始处移除 pool.remove( 0 ); //获取任务池中的任务,并且要进行转换 } //下面是线程所要处理的具体工作 } } } |