本示例程序由三個類構成,第一個是TestThreadPool類,它是一個測試程序,用來模擬客戶端的請求,當你運行它時,系統首先會顯示線程池的初始化信息,然後提示你從鍵盤上輸入字符串,並按下回車鍵,這時你會發現屏幕上顯示信息,告訴你某個線程正在處理你的請求,如果你快速地輸入一行行字符串,那麼你會發現線程池中不斷有線程被喚醒,來處理你的請求,在本例中,我創建了一個擁有10個線程的線程池,如果線程池中沒有可用線程了,系統會提示你相應的警告信息,但如果你稍等片刻,那你會發現屏幕上會陸陸續續提示有線程進入了睡眠狀態,這時你又可以發送新的請求了。
第二個類是ThreadPoolManager類,顧名思義,它是一個用於管理線程池的類,它的主要職責是初始化線程池,並為客戶端的請求分配不同的線程來進行處理,如果線程池滿了,它會對你發出警告信息。
最後一個類是SimpleThread類,它是Thread類的一個子類,它才真正對客戶端的請求進行處理,SimpleThread在示例程序初始化時都處於睡眠狀態,但如果它接受到了ThreadPoolManager類發過來的調度信息,則會將自己喚醒,並對請求進行處理。
首先我們來看一下TestThreadPool類的源碼:
//TestThreadPool.Java
1 import Java.io.*;
2
3
4 public class TestThreadPool
5 {
6 public static void main(String[] args)
7 {
8 try{
9 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
10 String s;
11 ThreadPoolManager manager = new ThreadPoolManager(10);
12 while((s = br.readLine()) != null)
13 {
14 manager.process(s);
15 }
16 }catch(IOException e){}
17 }
18 }
由於此測試程序用到了輸入輸入類,因此第1行導入了Java的基本IO處理包,在第11行中,我們創建了一個名為manager的類,它給ThreadPoolManager類的構造函數傳遞了一個值為10的參數,告訴ThreadPoolManager類:我要一個有10個線程的池,給我創建一個吧!第12行至15行是一個無限循環,它用來等待用戶的鍵入,並將鍵入的字符串保存在s變量中,並調用ThreadPoolManager類的process方法來將這個請求進行處理。
下面我們再進一步跟蹤到ThreadPoolManager類中去,以下是它的源代碼:
//ThreadPoolManager.Java
1 import Java.util.*;
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4 class ThreadPoolManager
5 {
6
7 private int maxThread;
8 public Vector vector;
9 public void setMaxThread(int threadCount)
10 {
11 maxThread = threadCount;
12 }
13
14 public ThreadPoolManager(int threadCount)
15 {
16 setMaxThread(threadCount);
17 System.out.println("Starting thread pool...");
18 vector = new Vector();
19 for(int i = 1; i <= 10; i++)
20 {
21 SimpleThread thread = new SimpleThread(i);
22 vector.addElement(thread);
23 thread.start();
24 }
25 }
26
27 public void process(String argument)
28 {
29 int i;
30 for(i = 0; i < vector.size(); i++)
31 {
32 SimpleThread currentThread = (SimpleThread)vector.elementAt(i);
33 if(!currentThread.isRunning())
34 {
35 System.out.println("Thread "+ (i+1) +" is processing:" +
argument);
36 currentThread.setArgument(argument);
37 currentThread.setRunning(true);
38 return;
39 }
40 }
41 if(i == vector.size())
42 {
43 System.out.println("pool is full, try in another time.");
44 }
45 }
46 }//end of class ThreadPoolManager
我們先關注一下這個類的構造函數,然後再看它的process()方法。第16-24行是它的構造函數,首先它給ThreadPoolManager類的成員變量maxThread賦值,maxThread表示用於控制線程池中最大線程的數量。第18行初始化一個數組vector,它用來存放所有的SimpleThread類,這時候就充分體現了JAVA語言的優越性與藝術性:如果你用C語言的話,至少要寫100行以上的代碼來完成vector的功能,而且C語言數組只能容納類型統一的基本數據類型,無法容納對象。好了,閒話少說,第19-24行的循環完成這樣一個功能:先創建一個新的SimpleThread類,然後將它放入vector中去,最後用thread.start()來啟動這個線程,為什麼要用start()方法來啟動線程呢?因為這是Java語言中所規定的,如果你不用的話,那這些線程將永遠得不到激活,從而導致本示例程序根本無法運行。
下面我們再來看一下process()方法,第30-40行的循環依次從vector數組中選取SimpleThread線程,並檢查它是否處於激活狀態(所謂激活狀態是指此線程是否正在處理客戶端的請求),如果處於激活狀態的話,那繼續查找vector數組的下一項,如果vector數組中所有的線程都處於激活狀態的話,那它會打印出一條信息,提示用戶稍候再試。相反如果找到了一個睡眠線程的話,那第35-38行會對此進行處理,它先告訴客戶端是哪一個線程來處理這個請求,然後將客戶端的請求,即字符串argument轉發給SimpleThread類的setArgument()方法進行處理,並調用SimpleThread類的setRunning()方法來喚醒當前線程,來對客戶端請求進行處理。
可能你還對setRunning()方法是怎樣喚醒線程的有些不明白,那我們現在就進入最後一個類:SimpleThread類,它的源代碼如下:
//SimpleThread.Java
1 class SimpleThread extends Thread
2 {
3 private boolean runningFlag;
4 private String argument;
5 public boolean isRunning()
6 {
7 return runningFlag;
8 }
9 public synchronized void setRunning(boolean flag)
10 {
11 runningFlag = flag;
12 if(flag)
13 this.notify();
14 }
15
16 public String getArgument()
17 {
18 return this.argument;
19 }
20 public void setArgument(String string)
21 {
22 argument = string;
23 }
24
25 public SimpleThread(int threadNumber)
26 {
27 runningFlag = false;
28 System.out.println("thread " + threadNumber + "started.");
29 }
30
31 public synchronized void run()
32 {
33 try{
34 while(true)
35 {
36 if(!runningFlag)
37 {
38 this.wait();
39 }
40 else
41 {
42 System.out.println("processing " + getArgument() + "... done.");
43 sleep(5000);
44 System.out.println("Thread is sleeping...");
45 setRunning(false);
46 }
47 }
48 } catch(InterruptedException e){
49 System.out.println("Interrupt");
50 }
51 }//end of run()
52 }//end of class SimpleThread
如果你對JAVA的線程編程有些不太明白的話,那我先在這裡簡單地講解一下,JAVA有一個名為Thread的類,如果你要創建一個線程,則必須要從Thread類中繼承,並且還要實現Thread類的run()接口,要激活一個線程,必須調用它的start()方法,start()方法會自動調用run()接口,因此用戶必須在run()接口中寫入自己的應用處理邏輯。那麼我們怎麼來控制線程的睡眠與喚醒呢?其實很簡單,Java語言為所有的對象都內置了wait()和notify()方法,當一個線程調用wait()方法時,則線程進入睡眠狀態,就像停在了當前代碼上了,也不會繼續執行它以下的代碼了,當調用notify()方法時,則會從調用wait()方法的那行代碼繼續執行以下的代碼,這個過程有點像編譯器中的斷點調試的概念。以本程序為例,第38行調用了wait()方法,則這個線程就像凝固了一樣停在了38行上了,如果我們在第13行進行一個notify()調用的話,那線程會從第38行上喚醒,繼續從第39行開始執行以下的代碼了。
通過以上的講述,我們現在就不難理解SimpleThread類了,第9-14行通過設置一個標志runningFlag激活當前線程,第25-29行是SimpleThread類的構造函數,它用來告訴客戶端啟動的是第幾號進程。第31-50行則是我實現的run()接口,它實際上是一個無限循環,在循環中首先判斷一下標志runningFlag,如果沒有runningFlag為false的話,那線程處理睡眠狀態,否則第42-45行會進行真正的處理:先打印用戶鍵入的字符串,然後睡眠5秒鐘,為什麼要睡眠5秒鐘呢?如果你不加上這句代碼的話,由於計算機處理速度遠遠超過你的鍵盤輸入速度,因此你看到的總是第1號線程來處理你的請求,從而達不到演示效果。最後第45行調用setRunning()方法又將線程置於睡眠狀態,等待新請求的到來。
最後還有一點要注意的是,如果你在一個方法中調用了wait()和notify()函數,那你一定要將此方法置為同步的,即synchronized,否則在編譯時會報錯,並得到一個莫名其妙的消息:“current thread not owner”(當前線程不是擁有者)。
至此為止,我們完整地實現了一個線程池,當然,這個線程池只是簡單地將客戶端輸入的字符串打印到了屏幕上,而沒有做任何處理,對於一個真正的企業級運用,本例還是遠遠不夠的,例如錯誤處理、線程的動態調整、性能優化、臨界區的處理、客戶端報文的定義等等都是值得考慮的問題,但本文的目的僅僅只是讓你了解線程池的概念以及它的簡單實現,如果你想成為這方面的高手,本文是遠遠不夠的,你應該參考一些更多的資料來深入地了解它。