java中的接口是类吗
202
2022-10-11
实现java简单的线程池
实现java简单的线程池
目录拆分实现流程实现方式1.拒绝策略2.阻塞队列3.线程池和工作线程策略模式对比JDK的线程池线程池的状态转化总结
拆分实现流程
请看下面这张图
首先我们得对线程池进行一个功能拆分
Thread Pool 就是我们的线程池，t1，t2，t3代表三个线程
Blocking Queue代表阻塞队列
main代表main方法的线程
task1，task2，task3代表要执行的每个任务
现在我们梳理一下执行的流程，注意这里是简略版的，文章后面我会给出详细版的
所以此时，我们发现了需要创建几个类，或者说几个角色，分别是
线程池
工作线程
阻塞队列
拒绝策略（干嘛的？就是当线程数已经满了，并且阻塞队列也满了，还有任务想进入阻塞队列的时候，就可以拒绝这个任务）
实现方式
1.拒绝策略
/**
* 拒绝策略
*/
@FunctionalInterface
interface RejectPolicy
//queue就是我们自己实现的阻塞队列，task是任务
void reject(BlockingQueue
}
2.阻塞队列
我们需要实现四个方法，获取和添加，超时获取和超时添加，至于方法实现的细节，我都备注了大量的注释进行解释。
/**
* 阻塞队列
*/
class BlockingQueue
//阻塞队列
private Deque
//锁
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
//生产者条件变量
private Condition fullWaitSet = lock.newCondition();
//消费者条件变量
private Condition emptyWaitSet = lock.newCondition();
//容量
private int capacity;
public BlockingQueue(int capacity){
this.capacity = capacity;
}
//带有超时阻塞获取
public T poll(long timeout, TimeUnit timeUnit){
lock.lock();
try {
//将timeout统一转换为纳秒
long nanos = timeUnit.toNanos(timeout);
while(queue.isEmpty()){
try {
if(nanos <= 0){
//小于0，说明上次没有获取到，代表已经超时了
return null;
}
//返回值是剩余的时间
nanos = emptyWaitSet.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
T t = queue.removeFirst();
//通知生产者
fullWaitSet.signal();
return t;
}finally {
lock.unlock();
}
}
//阻塞获取
public T take(){
lock.lock();
try{
while(queue.isEmpty()){ //如果任务队列为空，代表线程池没有可以执行的内容
try {
/*
也就说此时进来的线程是执行不了任务的，所以此时emptyWaitSet消费者要进行阻塞状态
等待下一次唤醒，然后继续判断队列是否为空
*/
emptyWaitSet.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/*
代码执行到这里。说明任务队列不为空，线程池就从任务队列拿出一个任务出来执行
也就是说把阻塞队列的一个任务出队
*/
T t = queue.removeFirst();
/*
然后唤醒之前存放在生成者Condition休息室，因为由于之前阻塞队列已满，fullWaitSet才会进入阻塞状态
所以当阻塞队列删除了任务，就要唤醒之前进入阻塞状态的fullWaitSet
*/
fullWaitSet.signal();
//返回任务
return t;
}finally {
lock.unlock();
}
}
//阻塞添加
public void put(T task){
lock.lock();
try {
while(queue.size() == capacity){ //任务队列满了
try {
System.out.println("等待加入任务队列"+task);
/*
也就说此时进来的任务是进不了阻塞队列的，已经满了，所以此时生产者Condition要进入阻塞状态
等待下一次唤醒，然后继续判断队列是否为空
*/
fullWaitSet.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//任务队列还未满
System.out.println("加入任务队列"+task);
//把任务加入阻塞队列
queue.addLast(task);
/*
然后唤醒之前存放在消费者Condition休息室，因为由于之前阻塞队列为空，emptyWaitSet才会进入阻塞状态
所以当阻塞队列加入了任务，就要唤醒之前进入阻塞状态的emptyWaitSet
nRkAmPRc */
emptyWaitSet.http://signal();
}finally {
lock.unlock();
}
}
//带超时阻塞时间添加
public boolean offer(T task,long timeout,TimeUnit timeUnit){
lock.lock();
try {
long nanos = timeUnit.toNanos(timeout);
while(queue.size() == capacity){
try {
if(nanos < 0){
return false;
}
System.out.println("等待加入任务队列"+task);
//不会一直阻塞，超时就会继续向下执行
nanos = fullWaitSet.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("加入任务队列"+task);
queue.addLast(task);
nRkAmPRc emptyWaitSet.signal();
return true;
}finally {
lock.unlock();
}
}
//获取任务数量
public int size(){
lock.lock();
try{
return queue.size();
}finally {
lock.unlock();
}
}
//尝试添加任务，如果阻塞队列已经满了，就使用拒绝策略
public void tryPut(RejectPolicy
lock.lock();
try {
//判断队列是否已满
if(queue.size() == capacity){
rejectPolicy.reject(this,task);
}else{ //有空闲
System.out.println("加入任务队列"+task);
queue.addLast(task);
emptyWaitSet.signal();
}
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
3.线程池和工作线程
我把工作线程当成线程池的内部类去实现。方便调用变量。
/**
* 线程池
*/
class ThreadPool{
//阻塞队列
private BlockingQueue
//线程集合
private HashSet
//核心线程数
private int coreSize;
//获取任务的超时时间
private long timeout;
private TimeUnit timeUnit;
private RejectPolicy
public ThreadPool(int coreSize, long timeout, TimeUnit timeUnit, int queueCapacity,RejectPolicy
this.coreSize = coreSize;
this.timeout = timeout;
this.timeUnit = timeUnit;
this.taskQueue = new BlockingQueue<>(queueCapacity);
this.rejectPolicy = rejectPolicy;
}
//执行任务
public void execute(Runnable task){
synchronized (workers){
if(workers.size() <= coreSize){ //当前的线程数小于核心线程数
Worker worker = new Worker(task);
workers.add(worker);
//让线程开始工作，执行它的run方法
worker.start();
}else{
// 1) 死等
// 2) 带超时等待
// 3) 让调用者放弃任务执行
// 4) 让调用者抛出异常
// 5) 让调用者自己执行任务
taskQueue.tryPut(rejectPolicy,task);
}
}
}
/**
* 工作线程，也就是线程池里面的线程
*/
class Worker extends Thread{
private Runnable task;
public Worker(Runnable task){
this.task = task;
}
@Override
public void run() {
//执行任务
// 1) 当 task 不为空，执行任务
// 2) 当 task 执行完毕，再接着从任务队列获取任务并执行
while (task != null || (task = tnRkAmPRcaskQueue.poll(timeout, timeUnit)) != null) {
try {
System.out.println("正在执行的任务" + task);
task.run();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//代表这个任务已经执行完了
task = null;
}
}
synchronized (workers) {
System.out.println("worker 被移除" + this);
workers.remove(this);
}
}
}
}
策略模式
细心的小伙伴已经发现，我在拒绝策略这里使用了23种设计模式的策略模式，因为我没有将拒绝的方式写死，而是交给了调用者去实现。
对比JDK的线程池
下面是JDK自带的线程池
经典的七大核心参数
corePoolSize：核心线程数
queueCapacity：任务队列容量（阻塞队列）
maxPoolSize：最大线程数
keepAliveTime：线程空闲时间
TimeUnit unit：超时时间单位
ThreadFactory threadFactory：线程工程
rejectedExecutionHandler：任务拒绝处理器
实际上我们自己实现的也大同小异，只不过JDK官方的更为复杂。
JDK线程执行的流程图
线程池的状态转化
线程我们知道在操作系统层面有5种状态
初始状态：仅是在语言层面创建了线程对象，还未与操作系统线程关联
可运行状态（就绪状态）：指该线程已经被创建（与操作系统线程关联），可以由 CPU 调度执行
运行状态：指获取了 CPU 时间片运行中的状态，当 CPU 时间片用完，会从【运行状态】转换至【可运行状态】，会导致线程的上下文切换
阻塞状态
如果调用了阻塞 API，如 BIO 读写文件，这时该线程实际不会用到 CPU，会导致线程上下文切换，进入【阻塞状态】
等 BIO 操作完毕，会由操作系统唤醒阻塞的线程，转换至【可运行状态】
与【可运行状态】的区别是，对【阻塞状态】的线程来说只要它们一直不唤醒，调度器就一直不会考虑调度它们
终止状态：表示线程已经执行完毕，生命周期已经结束，不会再转换为其它状态
线程在java API层面有6种状态
NEW 线程刚被创建，但是还没有调用 start() 方法
RUNNABLE 当调用了 start() 方法之后，注意，Java API 层面的
RUNNABLE 状态涵盖了 操作系统 层面的【可运行状态】、【运行状态】
BLOCKED ， WAITING ， TIMED_WAITING 都是 Java API 层面对【阻塞状态】的细分
TERMINATED 当线程代码运行结束
线程池有5种状态
RUNNING：能接受新任务，并处理阻塞队列中的任务
SHUTDOWN：不接受新任务，但是可以处理阻塞队列中的任务
STOP：不接受新任务，并且不处理阻塞队列中的任务，并且还打断正在运行任务的线程，就是直接不干了！
TIDYING：所有任务都终止，并且工作线程也为0，处于关闭之前的状态
TERMINATED：已关闭。
总结
本篇文章就到这里了，希望能给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容！
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