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Java多线程设计模式之线程池模式

发表于:2013-5-28 09:21

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 作者:在云端追梦    来源:51Testing软件测试网采编

  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:

  1. package whut.threadpool; 
  2. //用到了生产者与消费者模式 
  3. //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 
  4. public class Channel { 
  5.     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 
  6.     //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 
  7.     private final Request[] requestQueue;// 存储接受客户线程的数目 
  8.     private int tail;//下一次存放Request的位置 
  9.     private int head;//下一次获取Request的位置 
  10.     private int count;// 当前request数量 
  11.     private final WorkerThread[] threadPool;// 存储线程池中的工作线程 
  12.     // 运用数组来存储 
  13.     public Channel(int threads) { 
  14.         this.requestQueue = new Request[MAX_REQUEST]; 
  15.         this.head = 0
  16.         this.head = 0
  17.         this.count = 0
  18.         threadPool = new WorkerThread[threads]; 
  19.         // 启动工作线程 
  20.         for (int i = 0; i < threadPool.length; i++) { 
  21.             threadPool[i] = new WorkerThread("Worker-" + i, this); 
  22.         } 
  23.     } 
  24.     public void startWorkers() { 
  25.         for (int i = 0; i < threadPool.length; i++) { 
  26.             threadPool[i].start(); 
  27.         } 
  28.     } 
  29.     // 接受客户端请求线程 
  30.     public synchronized void putRequest(Request request) { 
  31.         // 当Request的数量大于或等于同时接受的数目时候,要等待 
  32.         while (count >= requestQueue.length) 
  33.             try { 
  34.                 wait(); 
  35.             } catch (InterruptedException e) { 
  36.             } 
  37.         requestQueue[tail] = request; 
  38.         tail = (tail + 1) % requestQueue.length; 
  39.         count++; 
  40.         notifyAll(); 
  41.     } 
  42.     // 处理客户端请求线程 
  43.     public synchronized Request takeRequest() { 
  44.         while (count <= 0
  45.             try { 
  46.                 wait(); 
  47.             } catch (InterruptedException e) { 
  48.             } 
  49.         Request request = requestQueue[head]; 
  50.         head = (head + 1) % requestQueue.length; 
  51.         count--; 
  52.         notifyAll(); 
  53.         return request; 
  54.     } 
  55. }

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