Java5增加了新的類庫並發集java.util.concurrent,該類庫為並發程序提供 了豐富的API多線程編程在Java 5中更加容易,靈活。本文通過一個網絡服務器 模型,來實踐Java5的多線程編程,該模型中使用了Java5中的線程池,阻塞隊列 ,可重入鎖等,還實踐了Callable, Future等接口,並使用了Java 5的另外一 個新特性泛型。
簡介
本文將實現一個網絡服務器模型,一旦有客戶端連接到該服務器,則啟動一 個新線程為該連接服務,服務內容為往客戶端輸送一些字符信息。一個典型的網 絡服務器模型如下:
1. 建立監聽端口。
2. 發現有新連接,接受連接,啟動線程,執行服務線程。 3. 服務完畢,關 閉線程。
這個模型在大部分情況下運行良好,但是需要頻繁的處理用戶請求而每次請 求需要的服務又是簡短的時候,系統會將大量的時間花費在線程的創建銷毀。 Java 5的線程池克服了這些缺點。通過對重用線程來執行多個任務,避免了頻繁 線程的創建與銷毀開銷,使得服務器的性能方面得到很大提高。因此,本文的網 絡服務器模型將如下:
1. 建立監聽端口,創建線程池。
2. 發現有新連接,使用線程池來執行服務任務。
3. 服務完畢,釋放線程到線程池。
下面詳細介紹如何使用Java 5的concurrent包提供的API來實現該服務器。
初始化
初始化包括創建線程池以及初始化監聽端口。創建線程池可以通過調用 java.util.concurrent.Executors類裡的靜態方法newChahedThreadPool或是 newFixedThreadPool來創建,也可以通過新建一個 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor實例來執行任務。這裡我們采用 newFixedThreadPool方法來建立線程池。
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool (10);
表示新建了一個線程池,線程池裡面有10個線程為任務隊列服務。
使用ServerSocket對象來初始化監聽端口。
private static final int PORT = 19527;
serverListenSocket = new ServerSocket(PORT);
serverListenSocket.setReuseAddress(true);
serverListenSocket.setReuseAddress(true);
服務新連接
當有新連接建立時,accept返回時,將服務任務提交給線程池執行。
while(true){
Socket socket = serverListenSocket.accept();
pool.execute(new ServiceThread(socket));
}
這裡使用線程池對象來執行線程,減少了每次線程創建和銷毀的開銷。任務 執行完畢,線程釋放到線程池。
服務任務
服務線程ServiceThread維護一個count來記錄服務線程被調用的次數。每當 服務任務被調用一次時,count的值自增1,因此ServiceThread提供一個 increaseCount和getCount的方法,分別將count值自增1和取得該count值。由於 可能多個線程存在競爭,同時訪問count,因此需要加鎖機制,在Java 5之前, 我們只能使用synchronized來鎖定。Java 5中引入了性能更加粒度更細的重入鎖 ReentrantLock。我們使用ReentrantLock保證代碼線程安全。下面是具體代碼:
private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock ();
private static int count = 0;
private int getCount(){
int ret = 0;
try{
lock.lock();
ret = count;
}finally{
lock.unlock();
}
return ret;
}
private void increaseCount(){
try{
lock.lock();
++count;
}finally{
lock.unlock();
}
}
服務線程在開始給客戶端打印一個歡迎信息,
increaseCount();
int curCount = getCount();
helloString = "hello, id = " + curCount+"\r\n";
dos = new DataOutputStream (connectedSocket.getOutputStream());
dos.write(helloString.getBytes());
然後使用ExecutorService的submit方法提交一個Callable的任務,返回一個 Future接口的引用。這種做法對費時的任務非常有效,submit任務之後可以繼續 執行下面的代碼,然後在適當的位置可以使用Future的get方法來獲取結果,如 果這時候該方法已經執行完畢,則無需等待即可獲得結果,如果還在執行,則等 待到運行完畢。
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future future = executor.submit(new TimeConsumingTask ());
dos.write("let's do soemthing other".getBytes());
String result = future.get();
dos.write(result.getBytes());
//其中TimeConsumingTask實現了Callable接口
class TimeConsumingTask implements Callable {
public String call() throws Exception {
System.out.println("It's a time-consuming task,
you'd better retrieve your result in the furture");
return "ok, here's the result: It takes me lots of time to produce this result";
}
}
這裡使用了Java 5的另外一個新特性泛型,聲明TimeConsumingTask的時候使 用了String做為類型參數。必須實現Callable接口的call函數,其作用類似與 Runnable中的run函數,在call函數裡寫入要執行的代碼,其返回值類型等同於 在類聲明中傳入的類型值。在這段程序中,我們提交了一個Callable的任務,然 後程序不會堵塞,而是繼續執行dos.write("let's do soemthing other".getBytes());當程序執行到String result = future.get()時如果call 函數已經執行完畢,則取得返回值,如果還在執行,則等待其執行完畢。