设计模式之多线程分工模式---Worker Thread模式

系列文章目录

设计模式之避免共享的设计模式Immutability（不变性）模式
设计模式之并发特定场景下的设计模式 Two-phase Termination（两阶段终止）模式
设计模式之避免共享的设计模式Copy-on-Write模式
设计模式之避免共享的设计模式 Thread-Specific Storage 模式
设计模式之多线程版本的if------Guarded Suspension模式
设计模式之多线程版本的if------Balking模式
设计模式之多线程分工模式— Thread-Per-Message模式

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简述

• 要想有效避免线程的频繁创建、销毁以及 OOM 问题，就不得不提 Java 领域使用最多的Worker Thread 模式。

Worker Thread 模式可以类比为工厂中的生产线。在工厂中，存在多个工人负责不同的工作，每个工人专注于自己的工作，通过协作来完成整个产品的生产过程。类似地，Worker Thread 模式也包括了多个工作线程，每个线程负责处理不同的任务，并通过协作来完成整个系统的工作。这种模式有助于提高系统的并发性能和效率，类似于工厂中的生产线可以提高产品的生产效率一样。

应用场景

1. 服务器端应用程序：在服务器端应用中，通常需要处理大量的并发请求，Worker Thread模式可用于处理这些请求，每个工作线程负责处理一个请求，从而提高服务器的并发处理能力。

2. 多任务处理：在需要并行处理多个任务的情况下，可以使用Worker Thread 模式来实现并发执行，提高任务处理效率。

3. 数据处理和计算：例如批量数据处理、大规模数据计算等场景，可以使用Worker Thread 模式来并行处理数据，加快处理速度。

4. 消息处理系统：在需要异步处理消息的系统中，如消息队列系统、事件驱动系统等，可以使用Worker Thread 模式来处理消息，实现异步处理和并发执行消息中的逻辑。

5. GUI 应用程序：在构建GUI应用程序中，可以将一些耗时的任务放到工作线程中进行处理，以保持主线程的响应性。

例子

仅供参考

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * @author yang
 * @version 1.0.0
 */
public class WorkerThreadServer {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
        try (ServerSocket server = new ServerSocket(8888)) {
            System.out.println("Server started. Listening for incoming connections...");
            while (true) {
                Socket client = server.accept();
                executor.execute(new ClientHandler(client));
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            executor.shutdown();
        }
    }
    static class ClientHandler implements Runnable {
        private final Socket clientSocket;
        public ClientHandler(Socket socket) {
            this.clientSocket = socket;
        }
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("Connected to client: " + clientSocket.getInetAddress());
                // 处理客户端请求逻辑
                BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
                PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
                String message = in.readLine();
                System.out.println("Received message from client: " + message);
                // 模拟处理请求
                Thread.sleep(1000);

                // 发送响应给客户端
                out.println("Message received successfully");
            } catch (IOException | InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                try {
                    clientSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

我们创建了一个WorkerThreadServer类作为服务器端，通过ServerSocket监听8888端口的连接请求。当有新的连接请求时，服务器端会创建一个新的ClientHandler工作线程来处理客户端请求。每个ClientHandler线程负责处理一个客户端连接请求的逻辑，之后响应给客户端，并关闭连接。

需要注意的是，实际的生产环境中可能需要更多的错误处理、资源管理、安全性措施等，这里为了简化示例未添加。

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总结

• Worker Thread 模式需要注意死锁问题，提交的任务之间不要有依赖性。
• Worker Thread模式适用于需要并发处理多个任务、提高系统吞吐量和效率的场景。通过合理地使用工作线程来处理任务，可以提高系统的并发性能和响应速度。