前序:

   Thread-Per-Message Pattern,是一种对于每个命令或请求,都分配一个线程,由这个线程执行工作。它将“委托消息的一端”和“执行消息的一端”用两个不同的线程来实现。该线程模式主要包括三个部分:

   1,Request参与者(委托人),也就是消息发送端或者命令请求端

   2,Host参与者,接受消息的请求,负责为每个消息分配一个工作线程。

   3,Worker参与者,具体执行Request参与者的任务的线程,由Host参与者来启动。

   由于常规调用一个方法后,必须等待该方法完全执行完毕后才能继续执行下一步操作,而利用线程后,就不必等待具体任务执行完毕,就可以马上返回继续执行下一步操作。

背景:

   由于在Thread-Per-Message Pattern中对于每一个请求都会生成启动一个线程,而线程的启动是很花费时间的工作,所以鉴于此,提出了Worker Thread,重复利用已经启动的线程。

线程池:

   Worker Thread,也称为工人线程或背景线程,不过一般都称为线程池。该模式主要在于,事先启动一定数目的工作线程。当没有请求工作的时候,所有的工人线程都会等待新的请求过来,一旦有工作到达,就马上从线程池中唤醒某个线程来执行任务,执行完毕后继续在线程池中等待任务池的工作请求的到达。

   任务池:主要是存储接受请求的集合,利用它可以缓冲接受到的请求,可以设置大小来表示同时能够接受最大请求数目。这个任务池主要是供线程池来访问。

   线程池:这个是工作线程所在的集合,可以通过设置它的大小来提供并发处理的工作量。对于线程池的大小,可以事先生成一定数目的线程,根据实际情况来动态增加或者减少线程数目。线程池的大小不是越大越好,线程的切换也会耗时的。

   存放池的数据结构,可以用数组也可以利用集合,在集合类中一般使用Vector,这个是线程安全的。

  Worker Thread的所有参与者:

   1,Client参与者,发送Request的参与者

   2,Channel参与者,负责缓存Request的请求,初始化启动线程,分配工作线程

   3,Worker参与者,具体执行Request的工作线程

   4,Request参与者

注意:将在Worker线程内部等待任务池非空的方式称为正向等待

     将在Channel线程提供Worker线程来判断任务池非空的方式称为反向等待

线程池实例1:

   利用同步方法来实现,使用数组来作为任务池的存放数据结构。在Channel有缓存请求方法和处理请求方法,利用生成者与消费者模式来处理存储请求,利用反向等待来判断任务池的非空状态。

Channel参与者:

package whut.threadpool;//用到了生产者与消费者模式//生成线程池,接受客户端线程的请求,找到一个工作线程分配该客户端请求public class Channel {    private static final int MAX_REQUEST = 100;// 并发数目,就是同时可以接受多少个客户端请求    //利用数组来存放请求,每次从数组末尾添加请求,从开头移除请求来处理    private final Request[] requestQueue;// 存储接受客户线程的数目    private int tail;//下一次存放Request的位置    private int head;//下一次获取Request的位置    private int count;// 当前request数量    private final WorkerThread[] threadPool;// 存储线程池中的工作线程    // 运用数组来存储    public Channel(int threads) {        this.requestQueue = new Request[MAX_REQUEST];        this.head = 0;        this.head = 0;        this.count = 0;        threadPool = new WorkerThread[threads];        // 启动工作线程        for (int i = 0; i < threadPool.length; i++) {            threadPool[i] = new WorkerThread("Worker-" + i, this);        }    }    public void startWorkers() {        for (int i = 0; i < threadPool.length; i++) {            threadPool[i].start();        }    }    // 接受客户端请求线程    public synchronized void putRequest(Request request) {        // 当Request的数量大于或等于同时接受的数目时候,要等待        while (count >= requestQueue.length)            try {                wait();            } catch (InterruptedException e) {            }        requestQueue[tail] = request;        tail = (tail + 1) % requestQueue.length;        count++;        notifyAll();    }    // 处理客户端请求线程    public synchronized Request takeRequest() {        while (count <= 0)            try {                wait();            } catch (InterruptedException e) {            }        Request request = requestQueue[head];        head = (head + 1) % requestQueue.length;        count--;        notifyAll();        return request;    }}

客户端请求线程

package whut.threadpool;import java.util.Random;//向Channel发送Request请求的public class ClientThread extends Thread{    private final Channel channel;    private static final Random random=new Random();                                                                  public ClientThread(String name,Channel channel)    {        super(name);        this.channel=channel;    }    public void run()    {        try{            for(int i=0;true;i++)            {                Request request=new Request(getName(),i);                channel.putRequest(request);                Thread.sleep(random.nextInt(1000));            }        }catch(InterruptedException e)        {        }    }}

工作线程:

package whut.threadpool;//具体工作线程public class WorkerThread extends Thread{                                                         private final Channel channel;    public WorkerThread(String name,Channel channel)    {      super(name);      this.channel=channel;    }                                                         public void run()    {        while(true)        {            Request request=channel.takeRequest();            request.execute();        }    }}

线程池实例2:

   利用同步块来处理,利用Vector来存储客户端请求。在Channel有缓存请求方法和处理请求方法,利用生成者与消费者模式来处理存储请求,利用正向等待来判断任务池的非空状态。

   这种实例,可以借鉴到网络ServerSocket处理用户请求的模式中,有很好的扩展性与实用性。

   利用Vector来存储,依旧是每次集合的最后一个位置添加请求,从开始位置移除请求来处理

Channel参与者:

package whut.threadpool2;import java.util.Vector;/* * 这个主要的作用如下 * 0,缓冲客户请求线程(利用生产者与消费者模式) * 1,存储客户端请求的线程 * 2,初始化启动一定数量的线程 * 3,主动来唤醒处于任务池中wait set的一些线程来执行任务 */public class Channel {    public final static int THREAD_COUNT=4;    public static void main(String[] args) {      //定义两个集合,一个是存放客户端请求的,利用Vector,      //一个是存储线程的,就是线程池中的线程数目                                  //Vector是线程安全的,它实现了Collection和List      //Vector 类可以实现可增长的对象数组。与数组一样,      //它包含可以使用整数索引进行访问的组件。但Vector 的大小可以根据需要增大或缩小,      //以适应创建 Vector 后进行添加或移除项的操作。      //Collection中主要包括了list相关的集合以及set相关的集合,Queue相关的集合      //注意:Map不是Collection的子类,都是java.util.*下的同级包      Vector pool=new Vector();      //工作线程,初始分配一定限额的数目      WorkerThread[] workers=new WorkerThread[THREAD_COUNT];                               //初始化启动工作线程      for(int i=0;i

工作线程:

package whut.threadpool2;import java.util.List;public class WorkerThread extends Thread {    private List pool;//任务请求池    private static int fileCompressed=0;//所有实例共享的                        public WorkerThread(List pool)    {          this.pool=pool;      }                        //利用静态synchronized来作为整个synchronized类方法,仅能同时一个操作该类的这个方法    private static synchronized void incrementFilesCompressed()    {        fileCompressed++;    }                        public void run()    {        //保证无限循环等待中        while(true)        {            //共享互斥来访问pool变量            synchronized(pool)            {                //利用多线程设计模式中的                //Guarded Suspension Pattern,警戒条件为pool不为空,否则无限的等待中                while(pool.isEmpty())                {                    try{                        pool.wait();//进入pool的wait set中等待着,释放了pool的锁                    }catch(InterruptedException e)                    {                    }                }                //当线程被唤醒,需要重新获取pool的锁,                //再次继续执行synchronized代码块中其余的工作                //当不为空的时候,继续再判断是否为空,如果不为空,则跳出循环                //必须先从任务池中移除一个任务来执行,统一用从末尾添加,从开始处移除                                                pool.remove(0);//获取任务池中的任务,并且要进行转换            }            //下面是线程所要处理的具体工作        }    }}