1、线程池概念
多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题,可以显著减少处理器单元的闲置时间,增加处理器单元的吞吐能力。假设一个服务器完成一项任务所需时间为:
>T1创建线程时间
>T2在线程中执行任务的时间
>T3销毁线程时间
如果T1+T3远大于T2,则可以选择线程池以提高服务器性能。线程池正是关注如何缩短和调整T1、T3时间的技术,从而提高服务器程序的性能,把T1、T3安排在服务器启动、结束的时间段或者一些空闲的时间段,这样当客户发送请求时就不会有T1、T3的开销了。
2、基本组成
1)、线程池管理器(ThreadPool):用于创建并管理线程池,包括创建线程池,添加任务,销毁线程池。
2)、工作线程(PoolWorker):线程池中的线程,没有任务时处于等待状态,可以循环执行任务。
3)、任务接口(Task):每个任务必须实现的接口,以供工作线程调度任务的执行,它主要规定了任务的入口,任务执行后的收尾工作,任务的执行状态等。
4)、任务队列(taskQueue):存放未处理的任务,提供一种缓存机制。
3、核心思想
外部任务可选择性实现Task接口,将其作为参数传递给线程管理器执行任务的方法中
线程管理器中控制着任务队列的对象,在其执行任务的方法中,实际是将任务添加到队列中
内部类工作线程,会扫描任务队列,空闲的工作线程会从队列中取出任务并执行
4、示例代码
1)、任务类
public class Task implements Runnable { private static volatile int i = 1; // 执行任务 @Override public void run() { System.out.println("任务" + (i++) + "已完成"); } }
2)、线程池类,线程管理器:创建线程、执行任务、销毁线程、获取线程基本信息
public final class ThreadPool { // 线程池中默认线程数 private static int worker_num = 5; // 工作线程 private WorkThread[] workThreads; // 完成任务数 private static volatile int finished_task = 0; // 任务队列,List线程不安全 private List<Runnable> taskQueue = new Vector<>(); // 单例模式 private static ThreadPool threadPool; private ThreadPool() { this(5); } // 创建线程池,worker_num为线程池中工作线程的个数 private ThreadPool(int worker_num) { ThreadPool.worker_num = worker_num; workThreads = new WorkThread[worker_num]; for (int i = 0; i < worker_num; i++) { workThreads[i] = new WorkThread(); workThreads[i].start();// 开启线程 } } public static ThreadPool createThreadPool() { return createThreadPool(ThreadPool.worker_num); } public static ThreadPool createThreadPool(int worker_num) { if (worker_num <= 0) { worker_num = ThreadPool.worker_num; } if (threadPool == null) { threadPool = new ThreadPool(worker_num); } return threadPool; } // 执行任务,只是把任务加入到队列中,具体执行由线程池管理器决定 public void excute(Runnable task) { synchronized (taskQueue) { taskQueue.add(task); taskQueue.notify(); } } // 批量执行,只是把任务加入到队列中,具体执行由线程池管理器决定 public void excute(Runnable[] tasks) { synchronized (taskQueue) { for (Runnable task : tasks) { taskQueue.add(task); taskQueue.notify(); } } } // 批量执行,只是把任务加入到队列中,具体执行由线程池管理器决定 public void excute(List<Runnable> tasks) { synchronized (taskQueue) { for (Runnable task : tasks) { taskQueue.add(task); taskQueue.notify(); } } } // 销毁线程池,保证所有任务都完成的情况下才销毁所有线程,否则等待任务完成才销毁 public void destroy() { // 如果还有任务未完成,就先等待 while (!taskQueue.isEmpty()) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } // 工作线程停止,且置为null for (int i = 0; i < worker_num; i++) { workThreads[i].stopWorker(); workThreads[i] = null; } threadPool = null; taskQueue.clear(); } // 返回工作线程的个数 public int getWorkThreadNumber() { return worker_num; } // 返回已完成任务的个数,实际上指出了任务队列的个数 public int getFinishedTaskNumber() { return finished_task; } // 返回未处理的任务个数,即任务队列的长度 public int getWaitTaskNumber() { return taskQueue.size(); } @Override public String toString() { synchronized (taskQueue) { return "WorkThread number:" + worker_num + ",finished work number:" + finished_task + ",wait task number:" + getWaitTaskNumber(); } } //内部类,工作线程 private class WorkThread extends Thread { // 线程是否有效,用于控制线程的结束 private boolean isRunning = true; // 如果任务队列不空,则取出任务执行;如果任务队列空,则等待 @Override public void run() { Runnable r = null; while (isRunning) { synchronized (taskQueue) { while (isRunning && taskQueue.isEmpty()) {// 队列为空 try { taskQueue.wait(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } if (!taskQueue.isEmpty()) { r = taskQueue.remove(0); } if (r != null) { r.run();// 执行任务 } finished_task++; r = null; } } } // 停止工作,让程序自然执行完run方法,自然结束 public void stopWorker() { isRunning = false; } } }
3)、客户端测试
public class Client { public static void main(String[] args) { // 创建3个线程的线程池 ThreadPool t = ThreadPool.createThreadPool(3); t.excute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() }); t.excute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() }); t.excute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() }); t.excute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() }); // 所有线程都执行完毕后才destroy t.destroy(); System.out.println(t); } }
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