Java自學(xué)-多線程 線程池

Java 如何開(kāi)發(fā)一個(gè)自定義線程池

每一個(gè)線程的啟動(dòng)和結(jié)束都是比較消耗時(shí)間和占用資源的。

如果在系統(tǒng)中用到了很多的線程，大量的啟動(dòng)和結(jié)束動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的性能變卡，響應(yīng)變慢。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，引入線程池這種設(shè)計(jì)思想。

線程池的模式很像 生產(chǎn)者消費(fèi)者模式，消費(fèi)的對(duì)象是一個(gè)一個(gè)的能夠運(yùn)行的任務(wù)

步驟 1 : 線程池設(shè)計(jì)思路

線程池的思路和生產(chǎn)者消費(fèi)者模型是很接近的。

  1. 準(zhǔn)備一個(gè)任務(wù)容器
  2. 一次性啟動(dòng)10個(gè) 消費(fèi)者線程
  3. 剛開(kāi)始任務(wù)容器是空的，所以線程都wait在上面。
  4. 直到一個(gè)外部線程往這個(gè)任務(wù)容器中扔了一個(gè)“任務(wù)”，就會(huì)有一個(gè)消費(fèi)者線程被喚醒notify
  5. 這個(gè)消費(fèi)者線程取出“任務(wù)”，并且執(zhí)行這個(gè)任務(wù)，執(zhí)行完畢后，繼續(xù)等待下一次任務(wù)的到來(lái)。
  6. 如果短時(shí)間內(nèi)，有較多的任務(wù)加入，那么就會(huì)有多個(gè)線程被喚醒，去執(zhí)行這些任務(wù)。

在整個(gè)過(guò)程中，都不需要?jiǎng)?chuàng)建新的線程，而是循環(huán)使用這些已經(jīng)存在的線程

線程池設(shè)計(jì)思路

步驟 2 : 開(kāi)發(fā)一個(gè)自定義線程池

這是一個(gè)自定義的線程池，雖然不夠完善和健壯，但是已經(jīng)足以說(shuō)明線程池的工作原理

緩慢的給這個(gè)線程池添加任務(wù)，會(huì)看到有多條線程來(lái)執(zhí)行這些任務(wù)。
線程7執(zhí)行完畢任務(wù)后，又回到池子里，下一次任務(wù)來(lái)的時(shí)候，線程7又來(lái)執(zhí)行新的任務(wù)。

開(kāi)發(fā)一個(gè)自定義線程池
package multiplethread;
  
import java.util.LinkedList;
  
public class ThreadPool {
  
    // 線程池大小
    int threadPoolSize;
  
    // 任務(wù)容器
    LinkedList<Runnable> tasks = new LinkedList<Runnable>();
  
    // 試圖消費(fèi)任務(wù)的線程
  
    public ThreadPool() {
        threadPoolSize = 10;
  
        // 啟動(dòng)10個(gè)任務(wù)消費(fèi)者線程
        synchronized (tasks) {
            for (int i = 0; i < threadPoolSize; i++) {
                new TaskConsumeThread("任務(wù)消費(fèi)者線程 " + i).start();
            }
        }
    }
  
    public void add(Runnable r) {
        synchronized (tasks) {
            tasks.add(r);
            // 喚醒等待的任務(wù)消費(fèi)者線程
            tasks.notifyAll();
        }
    }
  
    class TaskConsumeThread extends Thread {
        public TaskConsumeThread(String name) {
            super(name);
        }
  
        Runnable task;
  
        public void run() {
            System.out.println("啟動(dòng)： " + this.getName());
            while (true) {
                synchronized (tasks) {
                    while (tasks.isEmpty()) {
                        try {
                            tasks.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            // TODO Auto-generated catch block
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    task = tasks.removeLast();
                    // 允許添加任務(wù)的線程可以繼續(xù)添加任務(wù)
                    tasks.notifyAll();
  
                }
                System.out.println(this.getName() + " 獲取到任務(wù)，并執(zhí)行");
                task.run();
            }
        }
    }
  
}

.

package multiplethread;
 
public class TestThread {
       
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool pool = new ThreadPool();
  
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Runnable task = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    //System.out.println("執(zhí)行任務(wù)");
                    //任務(wù)可能是打印一句話
                    //可能是訪問(wèn)文件
                    //可能是做排序
                }
            };
             
            pool.add(task);
             
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
  
    }
           
}

步驟 3 : 測(cè)試線程池

創(chuàng)造一個(gè)情景，每個(gè)任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間都是1秒
剛開(kāi)始是間隔1秒鐘向線程池中添加任務(wù)

然后間隔時(shí)間越來(lái)越短，執(zhí)行任務(wù)的線程還沒(méi)有來(lái)得及結(jié)束，新的任務(wù)又來(lái)了。
就會(huì)觀察到線程池里的其他線程被喚醒來(lái)執(zhí)行這些任務(wù)

測(cè)試線程池
package multiplethread;
  
public class TestThread {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool pool= new ThreadPool();
        int sleep=1000;
        while(true){
            pool.add(new Runnable(){
                @Override
                public void run() {
                    //System.out.println("執(zhí)行任務(wù)");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            try {
                Thread.sleep(sleep);
                sleep = sleep>100?sleep-100:sleep;
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
              
        }
          
    }
}

步驟 4 : 使用java自帶線程池

java提供自帶的線程池，而不需要自己去開(kāi)發(fā)一個(gè)自定義線程池了。

線程池類ThreadPoolExecutor在包java.util.concurrent下

ThreadPoolExecutor threadPool= new ThreadPoolExecutor(10, 15, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

第一個(gè)參數(shù)10 表示這個(gè)線程池初始化了10個(gè)線程在里面工作
第二個(gè)參數(shù)15 表示如果10個(gè)線程不夠用了，就會(huì)自動(dòng)增加到最多15個(gè)線程
第三個(gè)參數(shù)60 結(jié)合第四個(gè)參數(shù)TimeUnit.SECONDS，表示經(jīng)過(guò)60秒，多出來(lái)的線程還沒(méi)有接到活兒，就會(huì)回收，最后保持池子里就10個(gè)
第四個(gè)參數(shù)TimeUnit.SECONDS 如上
第五個(gè)參數(shù) new LinkedBlockingQueue() 用來(lái)放任務(wù)的集合

execute方法用于添加新的任務(wù)

package multiplethread;
   
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
   
public class TestThread {
   
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
           
        ThreadPoolExecutor threadPool= new ThreadPoolExecutor(10, 15, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
           
        threadPool.execute(new Runnable(){
   
            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                System.out.println("任務(wù)1");
            }
               
        });
   
    }
   
}

練習(xí)： 借助線程池同步查找文件內(nèi)容

在 練習(xí)-同步查找文件內(nèi)容 ，如果文件特別多，就會(huì)創(chuàng)建很多的線程。 改寫(xiě)這個(gè)練習(xí)，使用線程池的方式來(lái)完成。

初始化一個(gè)大小是10的線程池

遍歷所有文件，當(dāng)遍歷到文件是.java的時(shí)候，創(chuàng)建一個(gè)查找文件的任務(wù)，把這個(gè)任務(wù)扔進(jìn)線程池去執(zhí)行，繼續(xù)遍歷下一個(gè)文件

答案 :

在這里插入圖片描述

SearchFileTask.java

package multiplethread;
 
import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
 
public class SearchFileTask implements Runnable{
 
    private File file;
    private String search;
    public SearchFileTask(File file,String search) {
        this.file = file;
        this.search= search;
    }
     
    public void run(){
         
        String fileContent = readFileConent(file);
        if(fileContent.contains(search)){
            System.out.printf( "線程: %s 找到子目標(biāo)字符串%s,在文件:%s%n",Thread.currentThread().getName(), search,file);
             
        }
    }
     
    public String readFileConent(File file){
        try (FileReader fr = new FileReader(file)) {
            char[] all = new char[(int) file.length()];
            fr.read(all);
            return new String(all);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
  
    }  
 
}

ThreadPool.java

package multiplethread;
  
import java.util.LinkedList;
  
public class ThreadPool {
    // 線程池大小
    int threadPoolSize;
  
    // 任務(wù)容器
    LinkedList<Runnable> tasks = new LinkedList<Runnable>();
  
    // 試圖消費(fèi)任務(wù)的線程
  
    public ThreadPool() {
        threadPoolSize = 10;
  
        // 啟動(dòng)10個(gè)任務(wù)消費(fèi)者線程
        synchronized (tasks) {
            for (int i = 0; i < threadPoolSize; i++) {
                new TaskConsumeThread("任務(wù)消費(fèi)者線程 " + i).start();
            }
        }
    }
  
    public void add(Runnable r) {
        synchronized (tasks) {
            tasks.add(r);
            // 喚醒等待的任務(wù)消費(fèi)者線程
            tasks.notifyAll();
        }
    }
  
    class TaskConsumeThread extends Thread {
        public TaskConsumeThread(String name) {
            super(name);
        }
  
        Runnable task;
  
        public void run() {
            while (true) {
                synchronized (tasks) {
                    while (tasks.isEmpty()) {
                        try {
                            tasks.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            // TODO Auto-generated catch block
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    task = tasks.removeLast();
                    // 允許添加任務(wù)的線程可以繼續(xù)添加任務(wù)
                    tasks.notifyAll();
  
                }
                task.run();
            }
        }
    }
  
}

TestThread.java

package multiplethread;
   
import java.io.File;
   
public class TestThread {
   
    static ThreadPool pool= new ThreadPool();
    public static void search(File file, String search) {
         
        if (file.isFile()) {
            if(file.getName().toLowerCase().endsWith(".java")){
                SearchFileTask task = new SearchFileTask(file, search);
                pool.add(task);
            }
        }
        if (file.isDirectory()) {
            File[] fs = file.listFiles();
            for (File f : fs) {
                search(f, search);
            }
        }
    }
       
    public static void main(String[] args) {
        File folder =new File("e:\\project");
        search(folder,"Magic");
    }
}
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