ava并发学习之二：线程池

第二步，是实现一个线程池 

因为之前看书的时候留了个心眼，看线程池相关的内容的时候特意没去研究JDK的实现 
因为学跟做不是一码事，写一个线程池，算是给自己看完并发实践这书的一个练习吧 

废话不多说，练习开始 

首先，整理一下要实现的功能，或者说要注意的元素 
1.实现Executor接口 
2.实现一个等待队列（可否配置，优先级等） 
3.是否需要预启动线程（可否配置） 
4.执行开始前，结束后，需要留接口 
5.Runable在任务中的存放形式 
6.线程的启动，唤醒 
7.线程池的关闭（优雅地结束），需要线程提供中断，线程池提供给使用者的提示，线程池返回取消线程等 
8.线程队列（空闲队列？） 
9.取空闲线程算法(任务入队时？线程执行一个任务结束时？) 
10.将所有需要同步的地方尽量使用非阻塞算法（通过侦察，更新一个原子变量实现） 
11.减少线程切换开销（轮询是否有任务，n微秒后再进入等待） 

暂时就考虑到这些，剩下的以后再补 

总的来说，计划写n个版本（毕竟是第二次动手，写一个庞大的需要细致考虑的东西功力还差远呢，只能从最简单的，最方便的实现开始，然后慢慢加强） 

测试先行： 

public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
    testEasyRunnableThreadPool(new ThreadPoolTest1(10), 10000, 10);
    testEasyRunnableThreadPool(Executors.newFixedThreadPool(10), 10000, 10);
}

/**
 * 一个产生随机数的方法，防止jvm优化
 * @param seed
 * @return
 */
static int getRandomNum(int seed)
{
    seed ^= (seed << 6);
    seed ^= (seed >>> 21);
    seed ^= (seed << 7);
    return seed;
}

/**
 * 执行一个简单的计算，只占用cpu，没有io和其他阻塞的方法
 * @param pool
 * @param tryTime
 * @param threadNum
 * @throws InterruptedException
 */
static void testEasyRunnableThreadPool(Executor pool,int tryTime,int threadNum) throws InterruptedException
{
    //construct runnable
    Runnable command = new Runnable() {
        public void run() {
            final int addTime = 1000000;
            long sum = 0;
            int temp = this.hashCode() ^ (int)System.currentTimeMillis();
            for(int i = 0;i
            {
                sum += (temp = getRandomNum(temp));
            }
        }
    };
    testThreadPool(tryTime, pool, command);
}

/**
 *
 * @param tryNum
 * @param pool
 * @param commandList
 * @throws InterruptedException
 */
static void testThreadPool(int tryNum,Executor pool,final Runnable command) throws InterruptedException
{
    final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(tryNum);
    Runnable wrapper = new Runnable() {
        public void run() {
            command.run();
            //想测试并发，在并发中加入适当的同步操作是无法避免的，只能减少
            //，在这，只是做了一个简单的countdown，影响不大
            latch.countDown();
        }
    };
    long startTime = System.nanoTime();
    for(int i = 0;i
    {
        pool.execute(wrapper);
    }
    latch.await();
    long endTime = System.nanoTime();
    System.out.println(endTime-startTime);
}

线程池代码： 
第一版本的目标很简单，只要能跑，没死锁，就是完胜 
可惜结果很让人绝望~ 
写完了，调了近3个小时，仍然没发现问题，最后加了一堆输出，又加了多个锁，终于勉勉强强跑起来了…… 
并发的调试真难，debug完全没用，看输出又看不出什么来，只能是一遍一遍地检查代码，写下一个版本前先找点资料，研究下调试方法吧 
后来发现错误是一个简单的i++…… 

public class ThreadPoolTest1 implements Executor {
    //等待队列
    Queue waitingQueue = null;

    ConcurrentLinkedQueue freeThread;
    //相当于一个freeThread的状态，根据状态决定行为，原则上将freeThread.size()+busyThreadsNum=MAXTHREADNUM
    private AtomicInteger busyThreadsNum = new AtomicInteger(0);
    //最大线程数
    final int MAXTHREADNUM;

    public ThreadPoolTest1 (int threadNum)
    {
        this.MAXTHREADNUM = threadNum;
        init(MAXTHREADNUM,new ConcurrentLinkedQueue());
    }

    private void init(int threadNum,ConcurrentLinkedQueue queue)
    {
        freeThread = new ConcurrentLinkedQueue();
        waitingQueue = queue;
        //初始化空线程，一开始不是这样实现的，后来发现一堆问题，暂时只能先加锁，无论怎么样，跑起来再说把
        synchronized(this)
        {
            for(int i = 0;i
            {
                ThreadNode node = new ThreadNode();
                busyThreadsNum.incrementAndGet();
                node.start();
            }
        }
    }

    private synchronized void threadExecute(Runnable command)
    {
        //用了个挺弱智的非阻塞算法
        for(;;)
        {
            //得到开始的值
            int expect = busyThreadsNum.get();
            if(expect == MAXTHREADNUM)
            {
                waitingQueue.add(command);
                return;
            }
            else
            {
                //比较并设置，如果失败，重来
                if(busyThreadsNum.compareAndSet(expect, ++expect))//之前写的是expect++，检查了n久，硬是看不出啥问题，只能怪自己天资愚鲁吧
                {
                    ThreadNode t = freeThread.remove();
                    t.setCommand(command);
                    synchronized(t)
                    {t.notify();}
                    return;
                }
                else
                    continue;