jdk1.5中java.util.concurrent包编写多线程(一)

一般的服务器都需要线程池，比如Web、FTP等服务器，不过它们一般都自己实现了线程池，比如以前介绍过的Tomcat、Resin和Jetty等，现在有了JDK5，我们就没有必要重复造车轮了，直接使用就可以，何况使用也很方便，性能也非常高。

package concurrent;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class TestThreadPool {public static void main(String args[]) throws InterruptedException {    ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(2);    for(int index = 0; index < 100; index++) {      Runnable run = new Runnable() {        public void run() {          long time = (long) (Math.random() * 1000);          System.out.println("Sleeping " + time + "ms");            try {              Thread.sleep(time);            } catch (InterruptedException e) {            }        }      };      exec.execute(run);   }    // must shutdown    exec.shutdown();}} 

 

上面是一个简单的例子，使用了2个大小的线程池来处理100个线程。但有一个问题：在for循环的过程中，会等待线程池有空闲的线程，所以主线程会阻塞的。为了解决这个问题，一般启动一个线程来做for循环，就是为了避免由于线程池满了造成主线程阻塞。不过在这里我没有这样处理。[重要修正：经过测试，即使线程池大小小于实际线程数大小，线程池也不会阻塞的，这与Tomcat的线程池不同，它将Runnable实例放到一个“无限”的BlockingQueue中，所以就不用一个线程启动for循环，Doug Lea果然厉害]

另外它使用了Executors的静态函数生成一个固定的线程池，顾名思义，线程池的线程是不会释放的，即使它是Idle。这就会产生性能问题，比如如果线程池的大小为200，当全部使用完毕后，所有的线程会继续留在池中，相应的内存和线程切换（while(true)+sleep循环）都会增加。如果要避免这个问题，就必须直接使用ThreadPoolExecutor()来构造。可以像Tomcat的线程池一样设置“最大线程数”、“最小线程数”和“空闲线程keepAlive的时间”。通过这些可以基本上替换Tomcat的线程池实现方案。

需要注意的是线程池必须使用shutdown来显式关闭，否则主线程就无法退出。shutdown也不会阻塞主线程。

许多长时间运行的应用有时候需要定时运行任务完成一些诸如统计、优化等工作，比如在电信行业中处理用户话单时，需要每隔1分钟处理话单；网站每天凌晨统计用户访问量、用户数；大型超时凌晨3点统计当天销售额、以及最热卖的商品；每周日进行数据库备份；公司每个月的10号计算工资并进行转帐等，这些都是定时任务。通过 java的并发库concurrent可以轻松的完成这些任务，而且非常的简单。

package concurrent;import static java.util.concurrent.TimeUnit.SECONDS;import java.util.Date;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;import java.util.concurrent.ScheduledFuture;public class TestScheduledThread {public static void main(String[] args) {    final ScheduledExecutorService scheduler = Executors        .newScheduledThreadPool(2);    final Runnable beeper = new Runnable() {      int count = 0;      public void run() {        System.out.println(new Date() + " beep " + (++count));      }    };    // 1秒钟后运行，并每隔2秒运行一次    final ScheduledFuture<?> beeperHandle = scheduler.scheduleAtFixedRate(        beeper, 1, 2, SECONDS);    // 2秒钟后运行，并每次在上次任务运行完后等待5秒后重新运行    final ScheduledFuture<?> beeperHandle2 = scheduler        .scheduleWithFixedDelay(beeper, 2, 5, SECONDS);    // 30秒后结束关闭任务，并且关闭Scheduler    scheduler.schedule(new Runnable() {      public void run() {        beeperHandle.cancel(true);        beeperHandle2.cancel(true);        scheduler.shutdown();      }    }, 30, SECONDS);}} 

 

为了退出进程，上面的代码中加入了关闭Scheduler的操作。而对于24小时运行的应用而言，是没有必要关闭Scheduler的。

在实际应用中，有时候需要多个线程同时工作以完成同一件事情，而且在完成过程中，往往会等待其他线程都完成某一阶段后再执行，等所有线程都到达某一个阶段后再统一执行。

比如有几个旅行团需要途经深圳、广州、韶关、长沙最后到达武汉。旅行团中有自驾游的，有徒步的，有乘坐旅游大巴的；这些旅行团同时出发，并且每到一个目的地，都要等待其他旅行团到达此地后再同时出发，直到都到达终点站武汉。

这时候CyclicBarrier就可以派上用场。CyclicBarrier最重要的属性就是参与者个数，另外最要方法是await()。当所有线程都调用了await()后，就表示这些线程都可以继续执行，否则就会等待。

package concurrent;import java.text.SimpleDateFormat;import java.util.Date;import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class TestCyclicBarrier {// 徒步需要的时间: Shenzhen, Guangzhou, Shaoguan, Changsha, Wuhanprivate static int[] timeWalk = { 5, 8, 15, 15, 10 };// 自驾游private static int[] timeSelf = { 1, 3, 4, 4, 5 };// 旅游大巴private static int[] timeBus = { 2, 4, 6, 6, 7 };static String now() {    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");    return sdf.format(new Date()) + ": ";}static class Tour implements Runnable {    private int[] times;    private CyclicBarrier barrier;    private String tourName;    public Tour(CyclicBarrier barrier, String tourName, int[] times) {      this.times = times;      this.tourName = tourName;      this.barrier = barrier;    }    public void run() {      try {        Thread.sleep(times[0] * 1000);        System.out.println(now() + tourName + " Reached Shenzhen");        barrier.await();        Thread.sleep(times[1] * 1000);        System.out.println(now() + tourName + " Reached Guangzhou");        barrier.await();        Thread.sleep(times[2] * 1000);        System.out.println(now() + tourName + " Reached Shaoguan");        barrier.await();        Thread.sleep(times[3] * 1000);        System.out.println(now() + tourName + " Reached Changsha");        barrier.await();        Thread.sleep(times[4] * 1000);        System.out.println(now() + tourName + " Reached Wuhan");        barrier.await();      } catch (InterruptedException e) {      } catch (BrokenBarrierException e) {      }    }}public static void main(String[] args) {    // 三个旅行团    CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);    ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(3);    exec.submit(new Tour(barrier, "WalkTour", timeWalk));    exec.submit(new Tour(barrier, "SelfTour", timeSelf));    exec.submit(new Tour(barrier, "BusTour", timeBus));    exec.shutdown();}} 

 

并发库中的BlockingQueue是一个比较好玩的类，顾名思义，就是阻塞队列。该类主要提供了两个方法put()和take()，前者将一个对象放到队列中，如果队列已经满了，就等待直到有空闲节点；后者从head取一个对象，如果没有对象，就等待直到有可取的对象。

下面的例子比较简单，一个读线程，用于将要处理的文件对象添加到阻塞队列中，另外四个写线程用于取出文件对象，为了模拟写操作耗时长的特点，特让线程睡眠一段随机长度的时间。另外，该Demo也使用到了线程池和原子整型（AtomicInteger），AtomicInteger可以在并发情况下达到原子化更新，避免使用了synchronized，而且性能非常高。由于阻塞队列的put和take操作会阻塞，为了使线程退出，特在队列中添加了一个“标识”，算法中也叫“哨兵”，当发现这个哨兵后，写线程就退出。