Java多线程设计模式(4)线程池模式

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,美国空间,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:

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

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:

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:

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,香港空间,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:

你的脸是为了呈现上帝赐给人类最贵重的礼物–微笑,

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