java多线程与并发之java并发编程实践(四)

java并发编程实践基础(四)
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线程池(三)

线程池ThreadPoolExecutor使用简介
1. 简介 

线程池类为java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor，常用构造方法为： 

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, 
	int maximumPoolSize, 
	long keepAliveTime, 
	TimeUnit unit, 
	BlockingQueue<Runnable> workQueue, 
	RejectedExecutionHandler handler) 

corePoolSize	线程池维护线程的最少数量
maximumPoolSize	线程池维护线程的最大数量
keepAliveTime	线程池维护线程所允许的空闲时间
unit	线程池维护线程所允许的空闲时间的单位
workQueue	线程池所使用的缓冲队列
handler	线程池对拒绝任务的处理策略

一个任务通过execute(Runnable)方法被添加到线程池，任务就是一个Runnable类型的对象，任务的执行方法就是Runnable类型对象的run()方法。 当一个任务通过execute(Runnable)方法欲添加到线程池时： 
如果此时线程池中的数量小于corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建新的线程来处理被添加的任务。 如果此时线程池中的数量等于corePoolSize，但是缓冲队列workQueue未满，那么任务被放入缓冲队列。 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。 如果此时线程池中的数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize，那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。 也就是，处理任务的优先级为： 核心线程corePoolSize、任务队列workQueue、最大线程maximumPoolSize，如果三者都满了，使用handler处理被拒绝的任务。 当线程池中的线程数量大于corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数。 
unit可选的参数为java.util.concurrent.TimeUnit中的几个静态属性： 
NANOSECONDS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、SECONDS。 
workQueue我常用的是：java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue 

handler有四个选择： 
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() , 抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常 
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() , 重试添加当前的任务，他会自动重复调用execute()方法 
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() , 抛弃旧的任务 
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() , 抛弃当前的任务 

2. 一般用法举例 

package demo;
import java.io.Serializable;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TestThreadPool2{
    private static int produceTaskSleepTime = 2;
    private static int produceTaskMaxNumber = 10;
    public static void main(String[] args){
        // 构造一个线程池
        ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3, TimeUnit.SECONDS, 
			new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3),
			new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
        for (int i = 1; i <= produceTaskMaxNumber; i++){
            try{
                // 产生一个任务，并将其加入到线程池
                String task = "task@ " + i;
                System.out.println("put " + task);
                threadPool.execute(new ThreadPoolTask(task));
                // 便于观察，等待一段时间
                Thread.sleep(produceTaskSleepTime);
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
/**
 * 线程池执行的任务
 */
class ThreadPoolTask implements Runnable, Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 0;
    private static int consumeTaskSleepTime = 2000;
    // 保存任务所需要的数据
    private Object threadPoolTaskData;
    ThreadPoolTask(Object tasks){
        this.threadPoolTaskData = tasks;
    }
    public void run(){
        // 处理一个任务，这里的处理方式太简单了，仅仅是一个打印语句
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("start .." + threadPoolTaskData);
        try{
            //便于观察，等待一段时间
            Thread.sleep(consumeTaskSleepTime);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        threadPoolTaskData = null;
    }
    public Object getTask(){
        return this.threadPoolTaskData;
    }
}

说明： 
1、在这段程序中，一个任务就是一个Runnable类型的对象，也就是一个ThreadPoolTask类型的对象。 
2、一般来说任务除了处理方式外，还需要处理的数据，处理的数据通过构造方法传给任务。 
3、在这段程序中，main()方法相当于一个残忍的领导，他派发出许多任务，丢给一个叫 threadPool的任劳任怨的小组来做。 
这个小组里面队员至少有两个，如果他们两个忙不过来，任务就被放到任务列表里面。 如果积压的任务过多，多到任务列表都装不下(超过3个)的时候，就雇佣新的队员来帮忙。但是基于成本的考虑，不能雇佣太多的队员，至多只能雇佣 4个。 如果四个队员都在忙时，再有新的任务，这个小组就处理不了了，任务就会被通过一种策略来处理，我们的处理方式是不停的派发，直到接受这个任务为止(更残忍！呵呵)。 因为队员工作是需要成本的，如果工作很闲，闲到 3SECONDS都没有新的任务了，那么有的队员就会被解雇了，但是，为了小组的正常运转，即使工作再闲，小组的队员也不能少于两个。 
4、通过调整 produceTaskSleepTime和 consumeTaskSleepTime的大小来实现对派发任务和处理任务的速度的控制，改变这两个值就可以观察不同速率下程序的工作情况。 
5、通过调整4中所指的数据，再加上调整任务丢弃策略，换上其他三种策略，就可以看出不同策略下的不同处理方式。 
6、对于其他的使用方法，参看jdk的帮助，很容易理解和使用。 

3. 另一个例子: 

package demo;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolExecutorTest{
	private static int queueDeep = 4;
    public void createThreadPool(){
        /*  
         * 创建线程池，最小线程数为2，最大线程数为4，线程池维护线程的空闲时间为3秒，  
         * 使用队列深度为4的有界队列，如果执行程序尚未关闭，则位于工作队列头部的任务将被删除，  
         * 然后重试执行程序（如果再次失败，则重复此过程），里面已经根据队列深度对任务加载进行了控制。  
         */ 
        ThreadPoolExecutor tpe = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 3, TimeUnit.SECONDS, 
			new ArrayBlockingQueue<Runnable>(queueDeep),
            new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
        //向线程池中添加10个任务
        for (int i = 0; i < 10; i++){
			try{
                Thread.sleep(1);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            while (getQueueSize(tpe.getQueue()) >= queueDeep){
                System.out.println("队列已满，等3秒再添加任务");
                try{
                    Thread.sleep(3000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            TaskThreadPool ttp = new TaskThreadPool(i);
            System.out.println("put i:" + i);
            tpe.execute(ttp);
        }
        tpe.shutdown();
    }
    private synchronized int getQueueSize(Queue queue){
        return queue.size();
    }
    public static void main(String[] args){
        ThreadPoolExecutorTest test = new ThreadPoolExecutorTest();
        test.createThreadPool();
    }

	class TaskThreadPool implements Runnable{
        private int index;
        public TaskThreadPool(int index){
            this.index = index;
        }
        public void run(){
            System.out.println(Thread.currentThread() + " index:" + index);
            try{
                Thread.sleep(3000);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}