Java7并发示例集110：线程组

线程分组是Java并发API提供的一个有趣功能。我们可以将一组线程看成一个独立单元，并且可以随意操纵线程组中的线程对象。比如，可以控制一组线程来运行同样的任务，无需关心有多少线程还在运行，还可以使用一次中断调用中断所有线程的执行。

Java提供了ThreadGroup类来控制一个线程组。一个线程组可以通过线程对象来创建，也可以由其他线程组来创建，生成一个树形结构的线程。

根据《Effective Java》的说明，不再建议使用ThreadGroup。建议使用Executor。

——D瓜哥特此说明。

在本节，我们就使用ThreadGroup来开发一个简单的示例。我们将创建十个休眠时间不等的线程（比如模拟搜索），当其中一个完成时，中断其余线程。

知其然

按照下面所示步骤，完成示例代码。

1. 创建一个名为Result的类，用于存储第一个完成任务的线程的名字。声明一个String类型的私有变量，name，同时生成Setter/Getter方法。代码如下：

   01 public class Result {
   02     private String name;
   03
   04     public String getName() {
   05         return name;
   06     }
   07
   08     public void setName(String name) {
   09         this.name = name;
   10     }
   11 }

2. 创建一个名为SearchTask的类，并实现Runnable接口。代码如下：

   1 public class SearchTask implements Runnable {

3. 声明一个Result类型的私有变量，并通过构造函数来实例化该变量。代码如下：

   1 private Result result;
   2 public SearchTask(Result result) {
   3     this.result = result;
   4 }

4. 实现run()方法，在其中调用doTask()方法，来等待完成或被中断。该方法还向控制台打印信息来显示线程的开始、结束或者中断。代码如下：

   01 @Override
   02 public void run() {
   03     String name = Thread.currentThread().getName();
   04     System.out.printf("Thread %s: Start\n", name);
   05     try {
   06         doTask();
   07         result.setName(name);
   08     } catch (InterruptedException e) {
   09         System.out.printf("Thread %s: Interrupted\n", name);
   10         return;
   11     }
   12     System.out.printf("Thread %s: End\n", name);
   13 }

5. 实现doTask()方法，该方法将创建一个Random对象，然后使用该对象生成一个随机数，来调节线程休眠的时间。代码如下：

   1 // 模拟搜索
   2 private void doTask() throws InterruptedException {
   3     Random random = new Random(new Date().getTime());
   4     int value = (int) (random.nextDouble() * 100);
   5     System.out.printf("Thread %s: %d\n",
   6             Thread.currentThread().getName(), value);
   7     TimeUnit.SECONDS.sleep(value);
   8 }

6. 创建示例程序的主类，Main，并实现main()方法。代码如下：

   1 public class Main {
   2     public static void main(String[] args) {

7. 创建一个名称为Searcher的ThreadGroup对象。代码如下：

   1 ThreadGroup threadGroup = new ThreadGroup("Searcher");

8. 然后，创建一个Result对象和SearchTask对象。代码如下：

   1 Result result = new Result();
   2 SearchTask searchTask = new SearchTask(result);

9. SearchTask对象使用创建十个Thread对象，并且创建Thread对象时，将ThreadGroup对象作为第一个参数，传递给Thread类的构造函数。代码如下：

   1 for (int i = 0; i < 5; i++) {
   2     Thread thread = new Thread(threadGroup, searchTask);
   3     thread.start();
   4     try {
   5         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
   6     } catch (InterruptedException e) {
   7         e.printStackTrace();
   8     }
   9 }

10. 使用list()方法将ThreadGroup对象的信息打印出来。代码如下：

    1 System.out.printf("Number of Threads: %d\n", threadGroup.activeCount());
    2 System.out.println("Information about the Thread Group");
    3 threadGroup.list();

11. 使用activeCount()和enumerate()来获取ThreadGroup对象中的活跃线程数并将其复制到一个线程数组中。使用get*()方法，获取线程的名称和状态。代码如下：

    1 Thread[] threads = new Thread[threadGroup.activeCount()];
    2 threadGroup.enumerate(threads);
    3 for (int i = 0; i < threadGroup.activeCount(); i++) {
    4     System.out.printf("Thread %s: %s\n", threads[i].getName(),
    5             threads[i].getState());
    6 }

12. 调用waitFinish()方法，等待ThreadGroup对象中的其中一个线程完成任务。稍后实现该方法。代码如下：

    1 waitFinish(threadGroup);

13. 使用interrupt()方法，中断线程组中其他线程。代码如下：

    1 threadGroup.interrupt();

14. 实现waitFinish()方法，使用activeCount()方法控制线程的执行结果。代码如下：

    01 // 等待任务完成
    02 private static void waitFinish(ThreadGroup threadGroup) {
    03     while (threadGroup.activeCount() > 9) {
    04         try {
    05             TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    06         } catch (InterruptedException e) {
    07             e.printStackTrace();
    08         }
    09     }
    10 }

15. 运行程序，查看执行效果。

知其所以然

下面是程序执行的结果。你将看到list()方法的输出，各个线程的状态等。

01 Thread Thread-0: Start
02 Thread Thread-0: 52
03 Thread Thread-1: Start
04 Thread Thread-1: 41
05 Thread Thread-2: Start
06 Thread Thread-2: 69
07 Thread Thread-3: Start
08 Thread Thread-3: 60
09 Thread Thread-4: Start
10 Thread Thread-4: 88
11 Number of Threads: 5
12 Information about the Thread Group
13 java.lang.ThreadGroup[name=Searcher,maxpri=10]
14     Thread[Thread-0,5,Searcher]
15     Thread[Thread-1,5,Searcher]
16     Thread[Thread-2,5,Searcher]
17     Thread[Thread-3,5,Searcher]
18     Thread[Thread-4,5,Searcher]
19 Thread Thread-0: TIMED_WAITING
20 Thread Thread-1: TIMED_WAITING
21 Thread Thread-2: TIMED_WAITING
22 Thread Thread-3: TIMED_WAITING
23 Thread Thread-4: TIMED_WAITING
24 Thread Thread-1: Interrupted
25 Thread Thread-4: Interrupted
26 Thread Thread-2: Interrupted
27 Thread Thread-0: Interrupted
28 Thread Thread-3: Interrupted

ThreadGroup类保存着众多Thread对象以及关联的ThreadGroup对象。可以通过调用该类的方法，访问线程的信息，还可以对其进行各种操作，比如中断等。

永无止境

ThreadGroup类还有好多方法。请翻阅API文档，查看完整的方法说明。

拿来主义

本文是从 《Java 7 Concurrency Cookbook》 （D瓜哥窃译为 《Java7并发示例集》 ）翻译而来，仅作为学习资料使用。没有授权，不得用于任何商业行为。

小有所成

下面是本节示例所用的代码的完整版。

Result类的完整代码

01 package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe10;
02
03 /**
04 * 存储查询结果
05 * <p/>
06 * Coder: D瓜哥，http://www.diguage.com/
07 * Date: 2013-09-30
08 * Time: 00:45
09 */
10 public class Result {
11     private String name;
12
13     public String getName() {
14         return name;
15     }
16
17     public void setName(String name) {
18         this.name = name;
19     }
20 }

SearchTask类的完整代码

01 package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe10;
02
03 import java.util.Date;
04 import java.util.Random;
05 import java.util.concurrent.TimeUnit;
06
07 /**
08 * 模拟搜索类
09 * <p/>
10 * Coder: D瓜哥，http://www.diguage.com/
11 * Date: 2013-10-02
12 * Time: 22:38
13 */
14 public class SearchTask implements Runnable {
15     private Result result;
16
17     public SearchTask(Result result) {
18         this.result = result;
19     }
20
21     @Override
22     public void run() {
23         String name = Thread.currentThread().getName();
24         System.out.printf("Thread %s: Start\n", name);
25         try {
26             doTask();
27             result.setName(name);
28         } catch (InterruptedException e) {
29             System.out.printf("Thread %s: Interrupted\n", name);
30             return;
31         }
32         System.out.printf("Thread %s: End\n", name);
33     }
34
35     // 模拟搜索
36     private void doTask() throws InterruptedException {
37         Random random = new Random(new Date().getTime());
38         int value = (int) (random.nextDouble() * 100);
39         System.out.printf("Thread %s: %d\n",
40                 Thread.currentThread().getName(), value);
41         TimeUnit.SECONDS.sleep(value);
42     }
43 }

Main类的完整代码

01 package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe10;
02
03 import java.util.concurrent.TimeUnit;
04
05 /**
06 * 线程组示例主类
07 * <p/>
08 * Coder: D瓜哥，http://www.diguage.com/
09 * Date: 2013-10-02
10 * Time: 22:45
11 */
12 public class Main {
13     public static void main(String[] args) {
14         ThreadGroup threadGroup = new ThreadGroup("Searcher");
15
16         Result result = new Result();
17         SearchTask searchTask = new SearchTask(result);
18
19         for (int i = 0; i < 5; i++) {
20             Thread thread = new Thread(threadGroup, searchTask);
21             thread.start();
22             try {
23                 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
24             } catch (InterruptedException e) {
25                 e.printStackTrace();
26             }
27         }
28
29         System.out.printf("Number of Threads: %d\n", threadGroup.activeCount());
30         System.out.println("Information about the Thread Group");
31         threadGroup.list();
32
33         Thread[] threads = new Thread[threadGroup.activeCount()];
34         threadGroup.enumerate(threads);
35         for (int i = 0; i < threadGroup.activeCount(); i++) {
36             System.out.printf("Thread %s: %s\n", threads[i].getName(),
37                     threads[i].getState());
38         }
39
40         waitFinish(threadGroup);
41
42         threadGroup.interrupt();
43     }
44
45     // 等待任务完成
46     private static void waitFinish(ThreadGroup threadGroup) {
47         while (threadGroup.activeCount() > 9) {
48             try {
49                 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
50             } catch (InterruptedException e) {
51                 e.printStackTrace();
52             }
53         }
54     }
55 }