什么是線程池
線程池就是以一個或多個線程[循環(huán)執(zhí)行]多個應(yīng)用邏輯的線程集合.
一般而言,線程池有以下幾個部分:
完成主要任務(wù)的一個或多個線程.
用于調(diào)度管理的管理線程.
要求執(zhí)行的任務(wù)隊列.
線程池的作用:
線程池作用就是限制系統(tǒng)中執(zhí)行線程的數(shù)量。
根據(jù)系統(tǒng)的環(huán)境情況,可以自動或手動設(shè)置線程數(shù)量,達(dá)到運(yùn)行的最佳效果;少了浪費(fèi)了系統(tǒng)資源,多了造成系統(tǒng)擁擠效率不高。用線程池控制線程數(shù)量,其他線程排隊等候。一個任務(wù)執(zhí)行完畢,再從隊列的中取最前面的任務(wù)開始執(zhí)行。若隊列中沒有等待進(jìn)程,線程池的這一資源處于等待。當(dāng)一個新任務(wù)需要運(yùn)行時,如果線程池中有等待的工作線程,就可以開始運(yùn)行了;否則進(jìn)入等待隊列。
自己實現(xiàn)線程池
根據(jù)如上對線程池的理解,我們自己編寫一個屬于自己的簡單線程池:
簡單的線程池接口:
public interface ThreadPool<Job extends Runnable>{ //執(zhí)行一個任務(wù)(Job),這個Job必須實現(xiàn)Runnable void execute(Job job); //關(guān)閉線程池 void shutdown(); //增加工作者線程,即用來執(zhí)行任務(wù)的線程 void addWorkers(int num); //減少工作者線程 void removeWorker(int num); //獲取正在等待執(zhí)行的任務(wù)數(shù)量 void getJobSize();}
客戶端可以通過execute(Job)方法將Job提交入線程池來執(zhí)行,客戶端完全不用等待Job的執(zhí)行完成。除了execute(Job)方法以外,線程池接口提供了增加/減少工作者線程以及關(guān)閉線程池的方法。每個客戶端提交的Job都會進(jìn)入到一個工作隊列中等待工作者線程的處理。
線程池接口的默認(rèn)實現(xiàn)
public class DefaultThreadPool<Job extends Runnable> implements ThreadPool<Job>{ // 線程池維護(hù)工作者線程的最大數(shù)量 private static final int MAX_WORKER_NUMBERS = 10; // 線程池維護(hù)工作者線程的默認(rèn)值 private static final int DEFAULT_WORKER_NUMBERS = 5; // 線程池維護(hù)工作者線程的最小數(shù)量 private static final int MIN_WORKER_NUMBERS = 1; // 維護(hù)一個工作列表,里面加入客戶端發(fā)起的工作 private final LinkedList<Job> jobs = new LinkedList<Job>(); // 工作者線程的列表 private final List<Worker> workers = Collections.synchronizedList(new ArrayList<Worker>()); // 工作者線程的數(shù)量 private int workerNum; // 每個工作者線程編號生成 private AtomicLong threadNum = new AtomicLong(); //生成線程池public DefaultThreadPool() { this.workerNum = DEFAULT_WORKER_NUMBERS; initializeWorkers(this.workerNum); } public DefaultThreadPool(int num) { if (num > MAX_WORKER_NUMBERS) { this.workerNum =DEFAULT_WORKER_NUMBERS; } else { this.workerNum = num; } initializeWorkers(this.workerNum); }//初始化每個工作者線程private void initializeWorkers(int num) { for (int i = 0; i < num; i++) { Worker worker = new Worker(); //添加到工作者線程的列表 workers.add(worker); //啟動工作者線程 Thread thread = new Thread(worker); thread.start(); } }public void execute(Job job) { if (job != null) { //根據(jù)線程的"等待/通知機(jī)制"這里必須對jobs加鎖 synchronized (jobs) { jobs.addLast(job); jobs.notify(); } } } //關(guān)閉線程池即關(guān)閉每個工作者線程 public void shutdown() { for (Worker w : workers) { w.shutdown(); } } //增加工作者線程 public void addWorkers(int num) { //加鎖,防止該線程還么增加完成而下個線程繼續(xù)增加導(dǎo)致工作者線程超過最大值 synchronized (jobs) { if (num + this.workerNum > MAX_WORKER_NUMBERS) { num = MAX_WORKER_NUMBERS - this.workerNum; } initializeWorkers(num); this.workerNum += num; } } //減少工作者線程public void removeWorker(int num) { synchronized (jobs) { if(num>=this.workerNum){ throw new IllegalArgumentException("超過了已有的線程數(shù)量"); } for (int i = 0; i < num; i++) { Worker worker = workers.get(i); if (worker != null) { //關(guān)閉該線程并從列表中移除 worker.shutdown(); workers.remove(i); } } this.workerNum -= num; } }public int getJobSize() { // TODO Auto-generated method stub return workers.size(); }//定義工作者線程class Worker implements Runnable { // 表示是否運(yùn)行該worker private volatile boolean running = true; public void run() { while (running) { Job job = null; //線程的等待/通知機(jī)制 synchronized (jobs) { if (jobs.isEmpty()) { try { jobs.wait();//線程等待喚醒 } catch (InterruptedException e) { //感知到外部對該線程的中斷操作,返回 Thread.currentThread().interrupt(); return; } } // 取出一個job job = jobs.removeFirst(); } //執(zhí)行job if (job != null) { job.run(); } } } // 終止該線程 public void shutdown() { running = false; } }}
從線程池的實現(xiàn)中可以看出,當(dāng)客戶端調(diào)用execute(Job)方法時,會不斷地向任務(wù)列表jobs中添加Job,而每個工作者線程會不讀的從jobs上獲取Job來執(zhí)行,當(dāng)jobs為空時,工作者線程進(jìn)入WAITING狀態(tài)。
當(dāng)添加一個Job后,對工作隊列jobs調(diào)用其notify()方法來喚醒一個工作者線程。此處我們不調(diào)用notifyAll(),避免將等待隊列中的線程全部移動到阻塞隊列中而造成資源浪費(fèi)。
線程池的本質(zhì)就是使用了一個線程安全的工作隊列連接工作者線程和客戶端線程。客戶端線程把任務(wù)放入工作隊列后便返回,而工作者線程則不端的從工作隊列中取出工作并執(zhí)行。當(dāng)工作隊列為空時,工作者線程進(jìn)入WAITING狀態(tài),當(dāng)有客戶端發(fā)送任務(wù)過來后會通過任意一個工作者線程,隨著大量任務(wù)的提交,更多的工作者線程被喚醒。
參考: 《java并發(fā)編程的藝術(shù)》 方騰飛
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