java用while循环设计轮询线程的性能问题

java用while循环设计轮询线程的性能问题

       轮询线程在开发过程中的应用是比较广泛的，在这我模拟一个场景，有一个队列和轮询线程，主线程往队列中入队消息，轮询线程循环从队列中读取消息并打印消息内容。有点类似Android中Handler发送消息。

首先定义一个Message类。

public class Message {    private String content;    public Message(String content)    {        this.content=content;    }    public void display(){        System.out.println(content);    }}

       这个类很简单，在构造的时候传入消息内容，display()方法输出打印消息内容。

       接下来定义一个轮询线程，一开始蠢萌的我这么写

public class PollingThread extends Thread implements Runnable {    public static Queue<Message> queue = new LinkedTransferQueue<Message>();    @Override    public void run() {        while (true) {            while (!queue.isEmpty()) {                queue.poll().display();            }        }    }}

       这个轮询线程功能很简单，一直不停的轮询队列，一旦队列中有消息进入，就将它出队并调用display()方法输出内容。

       接下来在Main()方法中循环创建消息将它放入队列

public class Main {    public static void main(String[] args){        PollingThread pollingThread=new PollingThread();        pollingThread.start();        int i=1;        while(true)        {            PollingThread.queue.offer(new Message("新消息"+i));            i++;            try {                Thread.sleep(10);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }}

运行结果

新消息1新消息2新消息3新消息4新消息5新消息6新消息7新消息8新消息9新消息10新消息11新消息12新消息13新消息14新消息15......

       虽然这么做，功能是实现了，可是我们来看下cpu占用率

       程序刚编译启动的时候cpu占用率到了100%，开始运行后一直处于44%左右。这个占用率还是比较高的，那么我们来分析一下这个轮询线程，假设一直没有消息入队，或者消息入队的间隔时间比较长的话，它就会循环的去执行while(!queue.isEmpty())判断队列是否为空，其实这个判断操作是非常耗性能的。我们应该把这个轮询线程设计的更合理一点。那么怎样设计比较合理呢？既然循环对队列判空是比较浪费性能的操作，那么我们如果可以让这个轮询线一开始处于阻塞状态，主线程在每次入队消息的时候通知轮询线程循环出队输出消息内容，当队列为空的时候轮询线程又自动的进入阻塞状态，就可以避免轮询线程死循环对队列判空。接下来我们改造一下轮询线程和主线程的代码

public class PollingThread extends Thread implements Runnable {    public static Queue<Message> queue = new LinkedTransferQueue<Message>();    @Override    public void run() {        while (true) {            while (!queue.isEmpty()) {                queue.poll().display();            }            //把队列中的消息全部打印完之后让线程阻塞            synchronized (Lock.class)            {                try {                    Lock.class.wait();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }    }}

public class Main {    public static void main(String[] args){        PollingThread pollingThread=new PollingThread();        pollingThread.start();        int i=1;        while(true)        {            PollingThread.queue.offer(new Message("新消息"+i));            i++;            //有消息入队后激活轮询线程            synchronized (Lock.class)            {                Lock.class.notify();            }            try {                Thread.sleep(10);            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }        }    }}

       这时候再来运行一下

运行结果

新消息1新消息2新消息3新消息4新消息5新消息6新消息7新消息8新消息9新消息10新消息11......

再来看看cpu占用率

       轮询线程经过改造后cpu占用率基本稳定在11%,比之前44%下降了不少。

       所以，在编写轮询线程的时候，尽量用通知的方式去让轮询线程执行操作，避免重复的条件判断造成的性能浪费。