最近在學(xué)習(xí)線程池、內(nèi)存控制等關(guān)于提高程序運(yùn)行性能方面的編程技術(shù)，在網(wǎng)上看到有一哥們寫得不錯(cuò)，故和大家一起分享。

[分享]Java 線程池的原理與實(shí)現(xiàn)


這幾天主要是狂看源程序，在彌補(bǔ)了一些以前知識(shí)空白的同時(shí)，也學(xué)會(huì)了不少新的知識(shí)（比如 NIO），或者稱為新技術(shù)吧。
線程池就是其中之一，一提到線程，我們會(huì)想到以前《操作系統(tǒng)》的生產(chǎn)者與消費(fèi)者，信號(hào)量，同步控制等等。
一提到池，我們會(huì)想到數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，但是線程池又如何呢？


建議：在閱讀本文前，先理一理同步的知識(shí)，特別是syncronized同步關(guān)鍵字的用法。
關(guān)于我對(duì)同步的認(rèn)識(shí)，要緣于大三年的一本書，書名好像是 Java 實(shí)戰(zhàn)，這本書寫得實(shí)在太妙了，真正的從理論到實(shí)踐，從截圖分析到.class字節(jié)碼分析。哇，我想市場(chǎng)上很難買到這么精致的書了。作為一個(gè)Java愛(ài)好者，我覺(jué)得絕對(duì)值得一讀。
我對(duì)此書印象最深之一的就是：equal()方法，由淺入深，經(jīng)典！
還有就是同步了，其中提到了我的幾個(gè)編程誤區(qū)，以前如何使用同步提高性能等等，通過(guò)學(xué)習(xí)，使我對(duì)同步的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步加深。


簡(jiǎn)單介紹

??? 創(chuàng)建線程有兩種方式：繼承Thread或?qū)崿F(xiàn)Runnable。Thread實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，提供了一個(gè)空的run()方法，所以不論是繼承Thread還是實(shí)現(xiàn)Runnable，都要有自己的run()方法。
??? 一個(gè)線程創(chuàng)建后就存在，調(diào)用start()方法就開(kāi)始運(yùn)行（執(zhí)行run()方法），調(diào)用wait進(jìn)入等待或調(diào)用sleep進(jìn)入休眠期，順利運(yùn)行完畢或休眠被中斷或運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常而退出。

wait和sleep比較：
????? sleep方法有：sleep(long millis)，sleep(long millis, long nanos)，調(diào)用sleep方法后，當(dāng)前線程進(jìn)入休眠期，暫停執(zhí)行，但該線程繼續(xù)擁有監(jiān)視資源的所有權(quán)。到達(dá)休眠時(shí)間后線程將繼續(xù)執(zhí)行，直到完成。若在休眠期另一線程中斷該線程，則該線程退出。
????? wait方法有：wait()，wait(long timeout)，wait(long timeout, long nanos)，調(diào)用wait方法后，該線程放棄監(jiān)視資源的所有權(quán)進(jìn)入等待狀態(tài)；
????? wait()：等待有其它的線程調(diào)用notify()或notifyAll()進(jìn)入調(diào)度狀態(tài)，與其它線程共同爭(zhēng)奪監(jiān)視。wait()相當(dāng)于wait(0)，wait(0, 0)。
????? wait(long timeout)：當(dāng)其它線程調(diào)用notify()或notifyAll()，或時(shí)間到達(dá)timeout亳秒，或有其它某線程中斷該線程，則該線程進(jìn)入調(diào)度狀態(tài)。
????? wait(long timeout, long nanos)：相當(dāng)于wait(1000000*timeout + nanos)，只不過(guò)時(shí)間單位為納秒。



線程池：
??? 多線程技術(shù)主要解決處理器單元內(nèi)多個(gè)線程執(zhí)行的問(wèn)題，它可以顯著減少處理器單元的閑置時(shí)間，增加處理器單元的吞吐能力。
???
??? 假設(shè)一個(gè)服務(wù)器完成一項(xiàng)任務(wù)所需時(shí)間為：T1 創(chuàng)建線程時(shí)間，T2 在線程中執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間，T3 銷毀線程時(shí)間。
???
??? 如果：T1 + T3 遠(yuǎn)大于 T2，則可以采用線程池，以提高服務(wù)器性能。
??? ??? ??? ??? 一個(gè)線程池包括以下四個(gè)基本組成部分：
??? ??? ??? ??? 1、線程池管理器（ThreadPool）：用于創(chuàng)建并管理線程池，包括 創(chuàng)建線程池，銷毀線程池，添加新任務(wù)；
??? ??? ??? ??? 2、工作線程（PoolWorker）：線程池中線程，在沒(méi)有任務(wù)時(shí)處于等待狀態(tài)，可以循環(huán)的執(zhí)行任務(wù)；
??? ??? ??? ??? 3、任務(wù)接口（Task）：每個(gè)任務(wù)必須實(shí)現(xiàn)的接口，以供工作線程調(diào)度任務(wù)的執(zhí)行，它主要規(guī)定了任務(wù)的入口，任務(wù)執(zhí)行完后的收尾工作，任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)等；
??? ??? ??? ??? 4、任務(wù)隊(duì)列（taskQueue）：用于存放沒(méi)有處理的任務(wù)。提供一種緩沖機(jī)制。
??? ??? ??? ???
??? 線程池技術(shù)正是關(guān)注如何縮短或調(diào)整T1,T3時(shí)間的技術(shù)，從而提高服務(wù)器程序性能的。它把T1，T3分別安排在服務(wù)器程序的啟動(dòng)和結(jié)束的時(shí)間段或者一些空閑的時(shí)間段，這樣在服務(wù)器程序處理客戶請(qǐng)求時(shí)，不會(huì)有T1，T3的開(kāi)銷了。

??? 線程池不僅調(diào)整T1,T3產(chǎn)生的時(shí)間段，而且它還顯著減少了創(chuàng)建線程的數(shù)目，看一個(gè)例子：

??? 假設(shè)一個(gè)服務(wù)器一天要處理50000個(gè)請(qǐng)求，并且每個(gè)請(qǐng)求需要一個(gè)單獨(dú)的線程完成。在線程池中，線程數(shù)一般是固定的，所以產(chǎn)生線程總數(shù)不會(huì)超過(guò)線程池中線程的數(shù)目，而如果服務(wù)器不利用線程池來(lái)處理這些請(qǐng)求則線程總數(shù)為50000。一般線程池大小是遠(yuǎn)小于50000。所以利用線程池的服務(wù)器程序不會(huì)為了創(chuàng)建50000而在處理請(qǐng)求時(shí)浪費(fèi)時(shí)間，從而提高效率。


/** 線程池類，工作線程作為其內(nèi)部類 **/

package org.ymcn.util;

import java.util.Collections;
import java.util.Date;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

import org.apache.log4j.Logger;

/**
* 線程池
* 創(chuàng)建線程池，銷毀線程池，添加新任務(wù)
*
* @author obullxl
*/
public final class ThreadPool {
??? private static Logger logger = Logger.getLogger(ThreadPool.class);
??? private static Logger taskLogger = Logger.getLogger("TaskLogger");

??? private static boolean debug = taskLogger.isDebugEnabled();
??? // private static boolean debug = taskLogger.isInfoEnabled();
??? /* 單例 */
??? private static ThreadPool instance = ThreadPool.getInstance();

??? public static final int SYSTEM_BUSY_TASK_COUNT = 150;
??? /* 默認(rèn)池中線程數(shù) */
??? public static int worker_num = 5;
??? /* 已經(jīng)處理的任務(wù)數(shù) */
??? private static int taskCounter = 0;

??? public static boolean systemIsBusy = false;

??? private static List<Task> taskQueue = Collections
??? ??? ??? .synchronizedList(new LinkedList<Task>());
??? /* 池中的所有線程 */
??? public PoolWorker[] workers;

??? private ThreadPool() {
??? ??? workers = new PoolWorker[5];
??? ??? for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
??? ??? ??? workers[i] = new PoolWorker(i);
??? ??? }
??? }

??? private ThreadPool(int pool_worker_num) {
??? ??? worker_num = pool_worker_num;
??? ??? workers = new PoolWorker[worker_num];
??? ??? for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
??? ??? ??? workers[i] = new PoolWorker(i);
??? ??? }
??? }

??? public static synchronized ThreadPool getInstance() {
??? ??? if (instance == null)
??? ??? ??? return new ThreadPool();
??? ??? return instance;
??? }
??? /**
??? * 增加新的任務(wù)
??? * 每增加一個(gè)新任務(wù)，都要喚醒任務(wù)隊(duì)列
??? * @param newTask
??? */
??? public void addTask(Task newTask) {
??? ??? synchronized (taskQueue) {
??? ??? ??? newTask.setTaskId(++taskCounter);
??? ??? ??? newTask.setSubmitTime(new Date());
??? ??? ??? taskQueue.add(newTask);
??? ??? ??? /* 喚醒隊(duì)列, 開(kāi)始執(zhí)行 */
??? ??? ??? taskQueue.notifyAll();
??? ??? }
??? ??? logger.info("Submit Task<" + newTask.getTaskId() + ">: "
??? ??? ??? ??? + newTask.info());
??? }
??? /**
??? * 批量增加新任務(wù)
??? * @param taskes
??? */
??? public void batchAddTask(Task[] taskes) {
??? ??? if (taskes == null || taskes.length == 0) {
??? ??? ??? return;
??? ??? }
??? ??? synchronized (taskQueue) {
??? ??? ??? for (int i = 0; i < taskes.length; i++) {
??? ??? ??? ??? if (taskes[i] == null) {
??? ??? ??? ??? ??? continue;
??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? ??? taskes[i].setTaskId(++taskCounter);
??? ??? ??? ??? taskes[i].setSubmitTime(new Date());
??? ??? ??? ??? taskQueue.add(taskes[i]);
??? ??? ??? }
??? ??? ??? /* 喚醒隊(duì)列, 開(kāi)始執(zhí)行 */
??? ??? ??? taskQueue.notifyAll();
??? ??? }
??? ??? for (int i = 0; i < taskes.length; i++) {
??? ??? ??? if (taskes[i] == null) {
??? ??? ??? ??? continue;
??? ??? ??? }
??? ??? ??? logger.info("Submit Task<" + taskes[i].getTaskId() + ">: "
??? ??? ??? ??? ??? + taskes[i].info());
??? ??? }
??? }
??? /**
??? * 線程池信息
??? * @return
??? */
??? public String getInfo() {
??? ??? StringBuffer sb = new StringBuffer();
??? ??? sb.append("\nTask Queue Size:" + taskQueue.size());
??? ??? for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
??? ??? ??? sb.append("\nWorker " + i + " is "
??? ??? ??? ??? ??? + ((workers[i].isWaiting()) ? "Waiting." : "Running."));
??? ??? }
??? ??? return sb.toString();
??? }
??? /**
??? * 銷毀線程池
??? */
??? public synchronized void destroy() {
??? ??? for (int i = 0; i < worker_num; i++) {
??? ??? ??? workers[i].stopWorker();
??? ??? ??? workers[i] = null;
??? ??? }
??? ??? taskQueue.clear();
??? }

??? /**
??? * 池中工作線程
??? *
??? * @author obullxl
??? */
??? private class PoolWorker extends Thread {
??? ??? private int index = -1;
??? ??? /* 該工作線程是否有效 */
??? ??? private boolean isRunning = true;
??? ??? /* 該工作線程是否可以執(zhí)行新任務(wù) */
??? ??? private boolean isWaiting = true;

??? ??? public PoolWorker(int index) {
??? ??? ??? this.index = index;
??? ??? ??? start();
??? ??? }

??? ??? public void stopWorker() {
??? ??? ??? this.isRunning = false;
??? ??? }

??? ??? public boolean isWaiting() {
??? ??? ??? return this.isWaiting;
??? ??? }
??? ??? /**
??? ??? * 循環(huán)執(zhí)行任務(wù)
??? ??? * 這也許是線程池的關(guān)鍵所在
??? ??? */
??? ??? public void run() {
??? ??? ??? while (isRunning) {
??? ??? ??? ??? Task r = null;
??? ??? ??? ??? synchronized (taskQueue) {
??? ??? ??? ??? ??? while (taskQueue.isEmpty()) {
??? ??? ??? ??? ??? ??? try {
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? /* 任務(wù)隊(duì)列為空，則等待有新任務(wù)加入從而被喚醒 */
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? taskQueue.wait(20);
??? ??? ??? ??? ??? ??? } catch (InterruptedException ie) {
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? logger.error(ie);
??? ??? ??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? ??? ??? /* 取出任務(wù)執(zhí)行 */
??? ??? ??? ??? ??? r = (Task) taskQueue.remove(0);
??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? ??? if (r != null) {
??? ??? ??? ??? ??? isWaiting = false;
??? ??? ??? ??? ??? try {
??? ??? ??? ??? ??? ??? if (debug) {
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? r.setBeginExceuteTime(new Date());
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? taskLogger.debug("Worker<" + index
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? + "> start execute Task<" + r.getTaskId() + ">");
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? if (r.getBeginExceuteTime().getTime()
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? - r.getSubmitTime().getTime() > 1000)
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? taskLogger.debug("longer waiting time. "
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? + r.info() + ",<" + index + ">,time:"
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? + (r.getFinishTime().getTime() - r
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? .getBeginExceuteTime().getTime()));
??? ??? ??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? ??? ??? ??? /* 該任務(wù)是否需要立即執(zhí)行 */
??? ??? ??? ??? ??? ??? if (r.needExecuteImmediate()) {
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? new Thread(r).start();
??? ??? ??? ??? ??? ??? } else {
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? r.run();
??? ??? ??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? ??? ??? ??? if (debug) {
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? r.setFinishTime(new Date());
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? taskLogger.debug("Worker<" + index
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? + "> finish task<" + r.getTaskId() + ">");
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? if (r.getFinishTime().getTime()
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? - r.getBeginExceuteTime().getTime() > 1000)
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? taskLogger.debug("longer execution time. "
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? + r.info() + ",<" + index + ">,time:"
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? + (r.getFinishTime().getTime() - r
??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ??? .getBeginExceuteTime().getTime()));
??? ??? ??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? ??? ??? } catch (Exception e) {
??? ??? ??? ??? ??? ??? e.printStackTrace();
??? ??? ??? ??? ??? ??? logger.error(e);
??? ??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? ??? ??? isWaiting = true;
??? ??? ??? ??? ??? r = null;
??? ??? ??? ??? }
??? ??? ??? }
??? ??? }
??? }
}

/** 任務(wù)接口類 **/

package org.ymcn.util;

import java.util.Date;

/**
* 所有任務(wù)接口
* 其他任務(wù)必須繼承訪類
*
* @author obullxl
*/
public abstract class Task implements Runnable {
??? // private static Logger logger = Logger.getLogger(Task.class);
??? /* 產(chǎn)生時(shí)間 */
??? private Date generateTime = null;
??? /* 提交執(zhí)行時(shí)間 */
??? private Date submitTime = null;
??? /* 開(kāi)始執(zhí)行時(shí)間 */
??? private Date beginExceuteTime = null;
??? /* 執(zhí)行完成時(shí)間 */
??? private Date finishTime = null;

??? private long taskId;

??? public Task() {
??? ??? this.generateTime = new Date();
??? }

??? /**
??? * 任務(wù)執(zhí)行入口
??? */
??? public void run() {
??? ??? /**
??? ??? * 相關(guān)執(zhí)行代碼
??? ??? *
??? ??? * beginTransaction();
??? ??? *
??? ??? * 執(zhí)行過(guò)程中可能產(chǎn)生新的任務(wù) subtask = taskCore();
??? ??? *
??? ??? * commitTransaction();
??? ??? *
??? ??? * 增加新產(chǎn)生的任務(wù) ThreadPool.getInstance().batchAddTask(taskCore());
??? ??? */
??? }

??? /**
??? * 所有任務(wù)的核心 所以特別的業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行之處
??? *
??? * @throws Exception
??? */
??? public abstract Task[] taskCore() throws Exception;

??? /**
??? * 是否用到數(shù)據(jù)庫(kù)
??? *
??? * @return
??? */
??? protected abstract boolean useDb();

??? /**
??? * 是否需要立即執(zhí)行
??? *
??? * @return
??? */
??? protected abstract boolean needExecuteImmediate();

??? /**
??? * 任務(wù)信息
??? *
??? * @return String
??? */
??? public abstract String info();

??? public Date getGenerateTime() {
??? ??? return generateTime;
??? }

??? public Date getBeginExceuteTime() {
??? ??? return beginExceuteTime;
??? }

??? public void setBeginExceuteTime(Date beginExceuteTime) {
??? ??? this.beginExceuteTime = beginExceuteTime;
??? }

??? public Date getFinishTime() {
??? ??? return finishTime;
??? }

??? public void setFinishTime(Date finishTime) {
??? ??? this.finishTime = finishTime;
??? }

??? public Date getSubmitTime() {
??? ??? return submitTime;
??? }

??? public void setSubmitTime(Date submitTime) {
??? ??? this.submitTime = submitTime;
??? }

??? public long getTaskId() {
??? ??? return taskId;
??? }

??? public void setTaskId(long taskId) {
??? ??? this.taskId = taskId;
??? }

}

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 线程池的原理与实现的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。