使用Java多线程实现任务分发

多线程下载由来已久，如 FlashGet、NetAnts 等工具，它们都是依懒于 HTTP协议的支持（Range 字段指定请求内容范围），首先能读取出请求内容 （即欲下载的文件） 的大小，划分出若干区块，把区块分段分发给每个线程去下载，线程从本段起始处下载数据及至段尾，多个线程下载的内容最终会写入到同一个文件中。

    只研究有用的，工作中的需求：要把多个任务分派给Java的多个线程去执行，这其中就会有一个任务列表指派到线程的策略思考：已知：1. 一个待执行的任务列表，2. 指定要启动的线程数；问题是：每个线程实际要执行哪些任务。

    使用Java多线程实现这种任务分发的策略是：任务列表连续按线程数分段，先保证每线程平均能分配到的任务数，余下的任务从前至后依次附加到线程中——只是数量上，实际每个线程执行的任务都还是连续的。如果出现那种僧多（线程） 粥（任务） 少的情况，实际启动的线程数就等于任务数，一挑一。这里只实现了每个线程各扫自家门前雪，动作快的完成后眼见别的线程再累都是爱莫能助。

    实现及演示代码如下：由三个类实现，写在了一个 Java 文件中：TaskDistributor 为任务分发器，Task 为待执行的任务，WorkThread 为自定的工作线程。代码中运用了命令模式，如若能配以监听器，用上观察者模式来控制 UI 显示就更绝妙不过了，就能实现像下载中的区块着色跳跃的动感了，在此定义下一步的着眼点了。

    代码中有较为详细的注释，看这些注释和执行结果就很容易理解的。main（） 是测试方法

package com.alpha.thread;import java.util.ArrayList;import java.util.List;/** * 指派任务列表给线程的分发器 */public class TaskDistributor {/** * 测试方法 * @param args */@SuppressWarnings("unchecked")public static void main(String[] args) {// 初始化要执行的任务列表List taskList = new ArrayList();for (int i = 0; i < 100; i++) {taskList.add(new Task(i));}// 设定要启动的工作线程数为 4 个int threadCount = 4;List[] taskListPerThread = distributeTasks(taskList, threadCount);System.out.println("实际要启动的工作线程数：" + taskListPerThread.length);for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {Thread workThread = new WorkThread(taskListPerThread[i], i);workThread.start();}}/** * 把 List 中的任务分配给每个线程，先平均分配，剩于的依次附加给前面的线程 返回的数组有多少个元素 (List) 就表明将启动多少个工作线程 *  * @param taskList *            待分派的任务列表 * @param threadCount *            线程数 * @return 列表的数组，每个元素中存有该线程要执行的任务列表 */@SuppressWarnings("unchecked")public static List[] distributeTasks(List taskList, int threadCount) {// 每个线程至少要执行的任务数,假如不为零则表示每个线程都会分配到任务int minTaskCount = taskList.size() / threadCount;// 平均分配后还剩下的任务数，不为零则还有任务依个附加到前面的线程中int remainTaskCount = taskList.size() % threadCount;// 实际要启动的线程数,如果工作线程比任务还多// 自然只需要启动与任务相同个数的工作线程，一对一的执行// 毕竟不打算实现了线程池，所以用不着预先初始化好休眠的线程int actualThreadCount = minTaskCount > 0 ? threadCount: remainTaskCount;// 要启动的线程数组，以及每个线程要执行的任务列表List[] taskListPerThread = new List[actualThreadCount];int taskIndex = 0;// 平均分配后多余任务，每附加给一个线程后的剩余数，重新声明与 remainTaskCount// 相同的变量，不然会在执行中改变 remainTaskCount 原有值，产生麻烦int remainIndces = remainTaskCount;for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {taskListPerThread[i] = new ArrayList();// 如果大于零，线程要分配到基本的任务if (minTaskCount > 0) {for (int j = taskIndex; j < minTaskCount + taskIndex; j++) {taskListPerThread[i].add(taskList.get(j));}taskIndex += minTaskCount;}// 假如还有剩下的，则补一个到这个线程中if (remainIndces > 0) {taskListPerThread[i].add(taskList.get(taskIndex++));remainIndces--;}}// 打印任务的分配情况for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {System.out.println("线程 "+ i+ " 的任务数："+ taskListPerThread[i].size()+ " 区间["+ ((Task) taskListPerThread[i].get(0)).getTaskId()+ ","+ ((Task) taskListPerThread[i].get(taskListPerThread[i].size() - 1)).getTaskId() + "]");}return taskListPerThread;}}

 

package com.alpha.thread;/** * 要执行的任务，可在执行时改变它的某个状态或调用它的某个操作 例如任务有三个状态，就绪，运行，完成，默认为就绪态 要进一步完善，可为 Task * 加上状态变迁的监听器，因之决定UI的显示 */class Task {public static final int READY = 0;public static final int RUNNING = 1;public static final int FINISHED = 2;@SuppressWarnings("unused")private int status;// 声明一个任务的自有业务含义的变量，用于标识任务private int taskId;// 任务的初始化方法public Task(int taskId) {this.status = READY;this.taskId = taskId;}/** * 执行任务 */public void execute() {// 设置状态为运行中setStatus(Task.RUNNING);System.out.println("当前线程 ID 是：" + Thread.currentThread().getName()+ " | 任务 ID 是：" + this.taskId);// 附加一个延时try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 执行完成，改状态为完成setStatus(FINISHED);}public void setStatus(int status) {this.status = status;}public int getTaskId() {return taskId;}}

 

package com.alpha.thread;import java.util.List;/** * 自定义的工作线程，持有分派给它执行的任务列表 */class WorkThread extends Thread {// 本线程待执行的任务列表，你也可以指为任务索引的起始值private List<Task> taskList = null;@SuppressWarnings("unused")private int threadId;/** * 构造工作线程，为其指派任务列表，及命名线程 ID *  * @param taskList *            欲执行的任务列表 * @param threadId *            线程 ID */@SuppressWarnings("unchecked")public WorkThread(List taskList, int threadId) {this.taskList = taskList;this.threadId = threadId;}/** * 执行被指派的所有任务 */public void run() {for (Task task : taskList) {task.execute();}}}

执行结果如下，注意观察每个Java多线程分配到的任务数量及区间。直到所有的线程完成了所分配到的任务后程序结束：

线程 0 的任务数：25 区间[0,24]线程 1 的任务数：25 区间[25,49]线程 2 的任务数：25 区间[50,74]线程 3 的任务数：25 区间[75,99]实际要启动的工作线程数：4当前线程 ID 是：Thread-0 | 任务 ID 是：0当前线程 ID 是：Thread-3 | 任务 ID 是：75当前线程 ID 是：Thread-1 | 任务 ID 是：25当前线程 ID 是：Thread-2 | 任务 ID 是：50当前线程 ID 是：Thread-1 | 任务 ID 是：26当前线程 ID 是：Thread-3 | 任务 ID 是：76当前线程 ID 是：Thread-0 | 任务 ID 是：1当前线程 ID 是：Thread-2 | 任务 ID 是：51

 

上面坦白来只算是基本功夫，贴出来还真见笑了。还有更为复杂的功能。

    像Java多线程的下载工具的确更充分利用了网络资源，而且像 FlashGet、NetAnts 都实现了：假如某个线程下载完了欲先所分配段的内容之后，会帮其他线程下载未完成数据，直到任务完成；或某一下载线程的未完成段区间已经很小了，用不着别人来帮忙时，这就涉及到任务的进一步分配。再如，以上两个工具都能动态增加、减小或中止线程，越说越复杂了，它们原本比这复杂多了，这些实现可能定义各种队列来实现，如未完成任务队列、下载中任务队列和已完成队列等。

 

原文来自：http://java.chinaitlab.com/line/792110.html