理解Java线程池

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这篇文章对于理解Java线程池是非常有帮助的，分享给大家，一起共进。[/b]

理解Java线程池

・ 用途及用法网络请求通常有两种形式：第一种，请求不是很频繁，而且每次连接后会保持相当一段时间来读数据或者写数据，最后断开，如文件下载，网络流媒体等。另一种形式是请求频繁，但是连接上以后读/写很少量的数据就断开连接。考虑到服务的并发问题，如果每个请求来到以后服务都为它启动一个线程，那么这对服务的资源可能会造成很大的浪费，特别是第二种情况。因为通常情况下，创建线程是需要一定的耗时的，设这个时间为T1，而连接后读/写服务的时间为T2，当T1>>T2时，我们就应当考虑一种策略或者机制来控制，使得服务对于第二种请求方式也能在较低的功耗下完成。

通常，我们可以用线程池来解决这个问题，首先，在服务启动的时候，我们可以启动好几个线程，并用一个容器(如线程池)来管理这些线程。当请求到来时，可以从池中去一个线程出来，执行任务(通常是对请求的响应)，当任务结束后，再将这个线程放入池中备用；如果请求到来而池中没有空闲的线程，该请求需要排队等候。最后，当服务关闭时销毁该池即可。

・ 结构

线程池中通常由这样几个概念(接口)组成：

1 线程池(Thread pool )，池是一个容器，容器中有很多个执行器，每一个执行器是一个线程。当然，这个容器的实现，可以是链表，可以是数组等等，不需要关心，需要关心的是，池必须提供一个可以从中取出执行器 的方法，可能还需要一个池中现有活动线程数方法，销毁池的方法等。2 执行器(Executor )，每个执行器是一个线程，每个执行器可以执行一个任务 ，任务是做什么，此时还不很明确，它需要提供任务的setter/getter方法，并且作为一个线程，他可以独立运行，执行器执行完自身后，需要将自身放入池中。3 任务(Task )，任务是每个线程具体要做的事，如资源下载，播放flash片段，打印一段文字到控制台等等，它本身不能执行，而需要将自身交给执行器。

整个池的机制和结构就是这样，当然，需要一个调度者(scheduler)来协调主线程和池的关系。结构，或者接口的目的是为了让我们从细节中解脱出来，从一个比较抽象的层次来描述系统，这样的好处是简单，而且设计出来的框架比较通用，可以适应很多相近相似的情况。由于Task具体干什么我们不知道，所以它几乎可以干任何适应于上边总结的网络连接的第二种情况(T1>>T2)。

・ 类的结构图




虽然为一个简单的实现设计一个标准的UML视图是不太现实的，但是这是一种受鼓励的做法，至少应该用铅笔在草纸上画出相关的视图，这样可以帮助以后的维护和更高级的扩展。



・ 线程池的简单实现

实现可以是通过多种语言的，我们在此选择面向对象的JAVA，而如果你使用C的话，也没有问题，问题在上一小节已经描述清楚，语言是不重要的。

池是一个容器，我们考虑使用java.util.LinkedList类(可能由于它的长度是可变的，而且不需要我们使用者来考虑)，也就是说，池需要维护一个链表。

Java代码

4 publicinterface Pool { //池接口

5 Executor getExecutor();

6 void destroy();

7 }

[java]

8 publicinterface Pool {//池接口

9 Executor getExecutor();

10 void destroy();

11 }

public interface Pool {//池接口

Executor getExecutor();

void destroy();

}

Java代码

12 publicinterface Executor { //执行器接口 13 void setTask(Task task);

14 Task getTask();

15 void startTask();

16 }

[java]17 publicinterface Executor {//执行器接口

18 void setTask(Task task);

19 Task getTask();

20 void startTask();

21 }

public interface Executor {//执行器接口

void setTask(Task task);

Task getTask();

void startTask();

}

鉴于执行器是池中的对象，而且外部没有必要知道其细节，我们考虑将Executor接口的实现做为Pool接口的实现的内部类。这样做的另一个好处是，更便于池的管理。

Java代码

22 import java.util.LinkedList;

23 import java.util.Properties;

24

25 import redesigned.utils.PropReader;

26

27 publicclass ThreadPool implements Pool{

28 privateboolean isShut;

29 private LinkedList pool;

30 privatestatic Properties prop = PropReader.getProperties("webconfig.properties");

31 privateint size = Integer.parseInt(prop.getProperty("threadsperpage", "3"));

32 public ThreadPool(){

33 // read configuration and set the

34 // content of pool by objects of Executor

35 isShut = false;//set the status of pool to active

36 pool = new LinkedList();

37 for(int i = 0; i < size; i++){

38 Executor executor = new ExecutorImpl();//new a executor thread

39 pool.add(executor);//add it to pool

40 ((ExecutorImpl)executor).start();//start it

41 }

42 }

43 publicvoid destroy() {//Destroy

44 synchronized(pool){

45 isShut = true;//set the status of pool to inactive

46 pool.notifyAll();//notify all listener.

47 pool.clear();//clear the list of threads

48 }

49 }

50

51 public Executor getExecutor(){

52 Executor ret = null;

53 synchronized(pool){//return if any.

54 if(pool.size() > 0){

55 ret = (Executor)pool.removeFirst();

56 }else{

57 try {

58 pool.wait();

59 } catch (InterruptedException e) {

60 e.printStackTrace();

61 }

62 ret = (Executor)pool.removeFirst();

63 }

64 }

65 return ret;

66 }

67

68 Executor接口的实现作为ThreadPool的内部类

69 privateclass ExecutorImpl extends Thread implements Executor{

70 private Task task;

71 private Object lock = new Object();

72 //private boolean loop = true;

73 public ExecutorImpl(){}

74 public Task getTask() {

75 returnthis.task;

76 }

77

78 publicvoid setTask(Task task) {

79 this.task = task;

80 }

81 publicvoid startTask(){

82 //System.out.println("start here");

83 synchronized(lock){

84 lock.notify();

85 }

86 }

87 publicvoid run(){

88 //get a task if any

89 //then run it

90 //then put self to pool

91 while(!isShut){

92 synchronized(lock){

93 try {

94 lock.wait();//wait for resource

95 } catch (InterruptedException e) {

96 e.printStackTrace();

97 }

98 }

99 getTask().execute();//execute the task

100 synchronized(pool){//put it self to the pool when finish the task

101 pool.addFirst(ExecutorImpl.this);

102 pool.notifyAll();

103 }

104 }

105 }

106 }

107 }

[java]108 import java.util.LinkedList;

109 import java.util.Properties;

110

111 import redesigned.utils.PropReader;

112

113 publicclass ThreadPool implements Pool{

114 privateboolean isShut;

115 private LinkedList pool;

116 privatestatic Properties prop = PropReader.getProperties("webconfig.properties");

117 privateint size = Integer.parseInt(prop.getProperty("threadsperpage", "3"));

118 public ThreadPool(){

119 // read configuration and set the

120 // content of pool by objects of Executor

121 isShut = false;//set the status of pool to active

122 pool = new LinkedList();

123 for(int i = 0; i < size; i++){

124 Executor executor = new ExecutorImpl();//new a executor thread

125 pool.add(executor);//add it to pool

126 ((ExecutorImpl)executor).start();//start it

127 }

128 }

129 publicvoid destroy() {//Destroy

130 synchronized(pool){

131 isShut = true;//set the status of pool to inactive

132 pool.notifyAll();//notify all listener.

133 pool.clear();//clear the list of threads

134 }

135 }

136

137 public Executor getExecutor(){

138 Executor ret = null;

139 synchronized(pool){//return if any.

140 if(pool.size() > 0){

141 ret = (Executor)pool.removeFirst();

142 }else{

143 try {

144 pool.wait();

145 } catch (InterruptedException e) {

146 e.printStackTrace();

147 }

148 ret = (Executor)pool.removeFirst();

149 }

150 }

151 return ret;

152 }

优势，或者适用范围
在并发时，需要被并发的线程不需要知道自己什么时候需要被启动，它子需要考虑这样一种情况：它自己从一个地方取出来一个执行器，然后把任务交给执行器，然后等待执行器结束即可，他关心的是自己所需要干的事，或者自己负责的事。这样，大家都简单，因为只需要做好自己的事情就好了。面向对象的一个秘诀为：永远相信合作者，使用别人的接口而不是自己去实现所有的接口。

这种T1>>T2的请求方式在网络中固然是常见的，在实际问题中同样是常见的。因此，掌握这种模式可能会对我们以后的程序设计提供方便和好处。

・ 小结

同步问题： 同步在线程的并发中意义非常之大，对临界资源的控制是并发时最关键的地方。如在线程池中，当池中没有空闲的线程时，新来的请求就必须等待，而一旦一个Task运行结束后，一方面将自己放入池中，一方面需要通知等待在pool中的其他线程。每一个执行器线程，一开始启动，则进入等待状态，此时不会消耗CPU资源。而当在外部调用执行器的startTask()方法，即可通知线程从等待状态中醒来，去出Task，执行之，将执行器本身放入池中，然后继续等待。

当然，实现的策略是可以多种多样的，但是问题的本质已经在第二小节结构 很明确的被定义了。