創建線程有兩種方式:繼承Thread或實現Runnable。Thread實現了Runnable接口,提供了一個空的run()方法,所以不論是繼承Thread還是實現Runnable,都要有自己的run()方法。 一個線程創建后就存在,調用start()方法就開始運行(執行run()方法),調用wait進入等待或調用sleep進入休眠期,順利運行完畢或休眠被中斷或運行過程中出現異常而退出。詳見:java創建線程的兩個方法
顧名思義就是事先創建若干個可執行的線程放入一個池(容器)中, 需要的時候從池中獲取線程不用自行創建,使用完畢不需要銷毀線程而是放回池中, 從而減少創建和銷毀線程對象的開銷。
多線程技術主要解決處理器單元內多個線程執行的問題,它可以顯著減少處理器單元的閑置時間,增加處理器單元的吞吐能力。 假設一個服務器完成一項任務所需時間為:T1 創建線程時間,T2 在線程中執行任務的時間,T3 銷毀線程時間。 如果:T1 + T3 遠大于 T2,則可以采用線程池,以提高服務器性能。 一個線程池包括以下四個基本組成部分: 1、線程池管理器(ThreadPool):用于創建并管理線程池,包括 創建線程池,銷毀線程池,添加新任務; 2、工作線程(PoolWorker):線程池中線程,在沒有任務時處于等待狀態,可以循環的執行任務; 3、任務接口(Task):每個任務必須實現的接口,以供工作線程調度任務的執行,它主要規定了任務的入口,任務執行完后的收尾工作,任務的執行狀態等; 4、任務隊列(taskQueue):用于存放沒有處理的任務。提供一種緩沖機制。 線程池技術正是關注如何縮短或調整T1,T3時間的技術,從而提高服務器程序性能的。它把T1,T3分別安排在服務器程序的啟動和結束的時間段或者一些空閑的時間段,這樣在服務器程序處理客戶請求時,不會有T1,T3的開銷了。 線程池不僅調整T1,T3產生的時間段,而且它還顯著減少了創建線程的數目,看一個例子: 假設一個服務器一天要處理50000個請求,并且每個請求需要一個單獨的線程完成。在線程池中,線程數一般是固定的,所以產生線程總數不會超過線程池中線程的數目,而如果服務器不利用線程池來處理這些請求則線程總數為50000。一般線程池大小是遠小于50000。所以利用線程池的服務器程序不會為了創建50000而在處理請求時浪費時間,從而提高效率。
代碼實現中并沒有實現任務接口,而是把Runnable對象加入到線程池管理器(ThreadPool),然后剩下的事情就由線程池管理器(ThreadPool)來完成了
package TestThread1;import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;public class TestThreadPool { public static void main(String[] args) { try{ BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); String s; ThreadPoolManager manager = new ThreadPoolManager(10); while((s = br.readLine()) != null){ manager.PRocess(s); } }catch(IOException e){ } }}package TestThread1;import java.util.Vector;public class ThreadPoolManager { private int maxThread; public Vector vector; public void setMaxThread(int threadCount){ this.maxThread = threadCount; } public ThreadPoolManager(int threadCount){ this.setMaxThread(threadCount); System.out.println("Starting thread pool..."); vector = new Vector(); for(int i=1;i<=10;i++){ //定義線程 SimpleThread thread = new SimpleThread(i); vector.addElement(thread); thread.start(); } } public void process(String argument){ int i; for(i = 0;i<vector.size();i++){ SimpleThread currentThread = (SimpleThread)vector.elementAt(i); if(!currentThread.isRunning()){ System.out.println("Thread "+(i+1)+" is processing:"+argument); currentThread.setArgument(argument); currentThread.setRunning(true); return; } } if(i == vector.size()){ System.out.println("pool is full,try in another time."); } }}package TestThread1;public class SimpleThread extends Thread{ private boolean runningFlag; private String argument; public boolean isRunning(){ return runningFlag; } public synchronized void setRunning(boolean flag){ runningFlag = flag; if(flag) this.notify(); } public String getArgument(){ return this.argument; } public void setArgument(String argument){ this.argument = argument; } public SimpleThread(int threadNumber){ runningFlag = false; System.out.println("Thread "+threadNumber+" started."); } public synchronized void run(){ try{ while(true){ if(!runningFlag){ this.wait(); }else{ System.out.println("processing "+getArgument()+"...done"); Thread.sleep(5000); System.out.println("Thread is sleeping..."); setRunning(false); } } }catch(InterruptedException e){ System.out.println("Interrupt"); } }}結果:Starting thread pool...Thread 1 started.Thread 2 started.Thread 3 started.Thread 4 started.Thread 5 started.Thread 6 started.Thread 7 started.Thread 8 started.Thread 9 started.Thread 10 started.如輸入:test1Thread 1 is processing:test1processing test1...doneThread is sleeping...如快速輸入:test2 test3test2Thread 1 is processing:test2processing test2...donetest3Thread 2 is processing:test3processing test3...doneThread is sleeping...Thread is sleeping...實例2、
package TestThread2;//測試線程池 public class TestThreadPool { public static void main(String[] args) { // 創建3個線程的線程池 ThreadPool t = ThreadPool.getThreadPool(3); t.execute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() }); t.execute(new Runnable[] { new Task(), new Task(), new Task() }); System.out.println(t); t.destroy();// 所有線程都執行完成才destory System.out.println(t); } // 任務類 static class Task implements Runnable { private static volatile int i = 1; @Override public void run() {// 執行任務 System.out.println("任務 " + (i++) + " 完成"); } } }package TestThread2;import java.util.LinkedList;import java.util.List;//線程池類,線程管理器:創建線程,執行任務,銷毀線程,獲取線程基本信息 public class ThreadPool { // 線程池中默認線程的個數為5 private static int worker_num = 5; // 工作線程 private WorkThread[] workThrads; // 未處理的任務 private static volatile int finished_task = 0; // 任務隊列,作為一個緩沖,List線程不安全 private List<Runnable> taskQueue = new LinkedList<Runnable>(); private static ThreadPool threadPool; // 創建具有默認線程個數的線程池 private ThreadPool() { this(5); } // 創建線程池,worker_num為線程池中工作線程的個數 private ThreadPool(int worker_num) { ThreadPool.worker_num = worker_num; workThrads = new WorkThread[worker_num]; for (int i = 0; i < worker_num; i++) { workThrads[i] = new WorkThread(); workThrads[i].start();// 開啟線程池中的線程 } } // 單態模式,獲得一個默認線程個數的線程池 public static ThreadPool getThreadPool() { return getThreadPool(ThreadPool.worker_num); } // 單態模式,獲得一個指定線程個數的線程池,worker_num(>0)為線程池中工作線程的個數 // worker_num<=0創建默認的工作線程個數 public static ThreadPool getThreadPool(int worker_num1) { if (worker_num1 <= 0) worker_num1 = ThreadPool.worker_num; if (threadPool == null) threadPool = new ThreadPool(worker_num1); return threadPool; } // 執行任務,其實只是把任務加入任務隊列,什么時候執行有線程池管理器覺定 public void execute(Runnable task) { synchronized (taskQueue) { taskQueue.add(task); taskQueue.notify(); } } // 批量執行任務,其實只是把任務加入任務隊列,什么時候執行有線程池管理器覺定 public void execute(Runnable[] task) { synchronized (taskQueue) { for (Runnable t : task) taskQueue.add(t); taskQueue.notify(); } } // 批量執行任務,其實只是把任務加入任務隊列,什么時候執行有線程池管理器覺定 public void execute(List<Runnable> task) { synchronized (taskQueue) { for (Runnable t : task) taskQueue.add(t); taskQueue.notify(); } } // 銷毀線程池,該方法保證在所有任務都完成的情況下才銷毀所有線程,否則等待任務完成才銷毀 public void destroy() { while (!taskQueue.isEmpty()) {// 如果還有任務沒執行完成,就先睡會吧 try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } // 工作線程停止工作,且置為null for (int i = 0; i < worker_num; i++) { workThrads[i].stopWorker(); workThrads[i] = null; } threadPool=null; taskQueue.clear();// 清空任務隊列 } // 返回工作線程的個數 public int getWorkThreadNumber() { return worker_num; } // 返回已完成任務的個數,這里的已完成是只出了任務隊列的任務個數,可能該任務并沒有實際執行完成 public int getFinishedTasknumber() { return finished_task; } // 返回任務隊列的長度,即還沒處理的任務個數 public int getWaitTasknumber() { return taskQueue.size(); } // 覆蓋toString方法,返回線程池信息:工作線程個數和已完成任務個數 @Override public String toString() { return "WorkThread number:" + worker_num + " finished task number:" + finished_task + " wait task number:" + getWaitTasknumber(); } /** * 內部類,工作線程 */ private class WorkThread extends Thread { // 該工作線程是否有效,用于結束該工作線程 private boolean isRunning = true; /* * 關鍵所在啊,如果任務隊列不空,則取出任務執行,若任務隊列空,則等待 */ @Override public void run() { Runnable r = null; while (isRunning) {// 注意,若線程無效則自然結束run方法,該線程就沒用了 synchronized (taskQueue) { while (isRunning && taskQueue.isEmpty()) {// 隊列為空 try { taskQueue.wait(20); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } if (!taskQueue.isEmpty()) r = taskQueue.remove(0);// 取出任務 } if (r != null) { r.run();// 執行任務 } finished_task++; r = null; } } // 停止工作,讓該線程自然執行完run方法,自然結束 public void stopWorker() { isRunning = false; } } }運行結果:
WorkThread number:3 finished task number:0 wait task number:6任務 1 完成任務 2 完成任務 3 完成任務 4 完成任務 5 完成任務 6 完成WorkThread number:3 finished task number:6 wait task number:0
分析:由于并沒有任務接口,傳入的可以是自定義的任何任務,所以線程池并不能準確的判斷該任務是否真正的已經完成(真正完成該任務是這個任務的run方法執行完畢),只能知道該任務已經出了任務隊列,正在執行或者已經完成。
四、線程池適合應用的場合
當一個Web服務器接受到大量短小線程的請求時,使用線程池技術是非常合適的,它可以大大減少線程的創建和銷毀次數,提高服務器的工作效率。但如果線程要求的運行時間比較長,此時線程的運行時間比創建時間要長得多,單靠減少創建時間對系統效率的提高不明顯,此時就不適合應用線程池技術,需要借助其它的技術來提高服務器的服務效率。
注:如何合理地估算線程池大小?
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