java 可重启线程及线程池类的设计

简介:

http://blog.csdn.net/chenqiu1024/article/details/2829827


了解JAVA多线程编程的人都知道,要产生一个线程有两种方法,一是类直接继承Thread类并实现其run()方法;二是类实现Runnable接口并实现其run()方法,然后新建一个以该类为构造方法参数的Thread,类似于如下形式: Thread t=new Thread(myRunnable)。而最终使线程启动都是执行Thread类的start()方法。
        在JAVA中,一个线程一旦运行完毕,即执行完其run()方法,就不可以重新启动了。此时这个线程对象也便成了无用对象,等待垃圾回收器的回收。下次想再启动这个线程时,必须重新new出一个线程对象再start之。频繁地创建和销毁对象不仅影响运行效率,还可能因无用线程对象来不及被回收而产生大量的垃圾内存,在存储空间和处理速度都相对受限的移动平台上这种影响尤为显著。那么,能否重新设计一种线程类,使其能够被反复启动而无需频繁地创建和销毁对象呢?
        当然可以。下面我就介绍一下对这个“可重启线程”类的设计。


首先必须明确,如果仍是把想要线程去做的任务直接放在线程的run()方法中,是无论如何无法达成目的的,因为就像上面已经说的,JAVA的线程类一旦执行完run()方法就无法再启动了。所以唯一可行的办法是,把用户程序要做的run()方法(不妨称作“用户过程”)套在线程实际的run()方法内部的while循环体内,当用户过程执行完后使线程wait。当调用restart方法重启线程时,实际就是唤醒等待中的线程使之开始下一次while循环。大致的思想确定了,下面的代码就很好理解了:


public class ReusableThread implements Runnable {
  //线程状态监听者接口
    public interface ThreadStateListener {
        public abstract void onRunOver(ReusableThread thread);//当用户过程执行完毕后调用的方法
    }
    
    public static final byte STATE_READY=0; //线程已准备好,等待开始用户过程
    public static final byte STATE_STARTED=1; //用户过程已启动
    public static final byte STATE_DESTROYED=2; //线程最终销毁
    
    byte mState; //标示可重启线程的当前状态
    
    Thread mThread; //实际的主线程对象
    Runnable mProc; //用户过程的run()方法定义在mProc中
    ThreadStateListener mListener; //状态监听者,可以为null
    
    /** Creates a new instance of ReusableThread */
    public ReusableThread(Runnable proc) {
        mProc = proc;
        mListener = null;
        mThread = new Thread(this);
        mState = STATE_READY;
    }
    
    public byte getState() {return mState;}
    
    public void setStateListener(ThreadStateListener listener) {
        mListener = listener;
    }
    
    /**可以在处于等待状态时调用该方法重设用户过程*/
    public synchronized boolean setProcedure(Runnable proc) {
        if (mState == STATE_READY) {
            mProc = proc;
            return true;
        }
        else
            return false;
    }
    
    /**开始执行用户过程*/
    public synchronized boolean start() {
        if (mState == STATE_READY) {
            mState = STATE_STARTED;
            if (!mThread.isAlive()) mThread.start();
            notify(); //唤醒因用户过程执行结束而进入等待中的主线程
            return true;
        }
        else
            return false;
    }
    
    /**结束整个线程,销毁主线程对象。之后将不可再次启动*/
    public synchronized void destroy() {
        mState = STATE_DESTROYED;
        notify();
        mThread = null;
    }
    
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (this) {
                try {
                    while (mState != STATE_STARTED) {
                        if (mState == STATE_DESTROYED) return;
                        wait();
                    }
                } catch(Exception e) {e.printStackTrace();}
            }
            
            if (mProc != null) mProc.run();
            if (mListener != null) mListener.onRunOver(this); //当用户过程结束后,执行监听者的onRunOver方法
            
            synchronized (this) {
                if (mState == STATE_DESTROYED) return;
                mState = STATE_READY;
            }
        }
    }
    
}

 代码很好懂是不是?但是要解释一下为什么要有一个“状态监听者”接口。有时候我们可能想要在用户过程结束后得到一个及时的通知,好进行另外的处理,这时状态监听者的onRunOver方法就有了用处。一个直观的例子是,在下面要提到的“线程池”类中,一个可重启线程执行完一次用户过程后应当自动回收入池,这时就可以把回收入池的动作放在onRunOver方法中,而它的参数就是该可重启线程对象,于是就可以把参数所指示的对象回收进线程池中。
  
        至于线程池类,其实就是以前提到的对象池类的一个子类,其中的对象全是ReusableThread类的。另外它实现了ReusableThread.ThreadStateListener接口,以便可以在用户过程结束时及时收到通知,执行回收线程的工作:

public class ThreadPool extends ObjectPool implements ReusableThread.ThreadStateListener {
    public static final int DefaultNumThreads = 16; //默认池容量
    
    public ReusableThread getThread() {
        return (ReusableThread)fetch();
    }
    
    public void onRunOver(ReusableThread thread) {
        recycle(thread); //当用户过程结束时,回收线程
    }
    
    private void init(int size) {
        ReusableThread thread;
        //初始化线程池内容
        for (int i=0; i<size; i++) {
            thread = new ReusableThread(null);
            thread.setStateListener(this);
            setElementAt(thread, i);
        }
    }
    
    public ThreadPool(int size) {
        super(size);
        init(size);
    }
    
    public ThreadPool() {
        super(DefaultNumThreads);
        init(DefaultNumThreads);
    }
    
}

当然,还有一些可能需要添加的功能,因为既然只是比普通线程多了一个可重启的“增强”型线程类,那么原来Thread类具有的功能也应该具有,比如线程的sleep()。不过那些比较简单,这里就略去了。
  
        下面编写测试程序。我准备这样进行:并不用到线程池类,而是对对象池类和可重启线程类进行联合测试,该对象池中的对象所属的类CharEmitter实现了Runnable接口和线程状态监听者接口,并且含有一个可重启线程成员对象,它并不包含在任何线程池对象中,而是独立使用的。当此线程的用户过程(定义在CharEmitter类中)结束后,onRunOver方法执行回收本CharEmitter对象入池的动作。这样就同时起到了间接测试线程池类的作用,因为它与对象池的区别也不过是在onRunOver中执行回收动作而已。
        还是直接上代码说得清楚:


TestThreadPool.java :
/**字符放射器*/
class CharEmitter implements Runnable, ReusableThread.ThreadStateListener {
   char c; //被发射的字符
   boolean[] isEmitting; //标示某字符是否正被发射(直接以字符对应的ASCII码作下标索引)

   ReusableThread thread; //可重启线程对象

   ObjectPool myHomePool; //为知道应把自己回收到哪里,需要保存一个到自己所在对象池的引用

   CharEmitter(ObjectPool container, boolean[] isCharEmitting) {
      isEmitting=isCharEmitting;
      myHomePool=container;
      thread=new ReusableThread(this); //新建可重启线程对象,设其用户过程为CharEmitter类自己定义的
   }

   /**开始“发射”字符*/
   public void emit(char ch) {
      //字符被要求只能是'0'到'9'之间的数字字符
      if  (ch>='0' && ch<='9') {
          c=ch;
      }
      else c=' ';
  
      thread.start(); //启动线程
   }

   public void run() {
       if  (c==' ') return; //若不是数字字符直接结束
      //为便于观察,不同数字之前的空格数目不同,以便将其排在不同列上
      int spaceLen=c-'0';
      StringBuffer s=new StringBuffer(spaceLen+1);
      for (int i=0; i<spaceLen; i++) s.append(' ');
      s.append(c);
  
      while (isEmitting[c]) {
             System.out.println(s); //不断地向屏幕写字符
      }
   }

/**实现线程状态监听者接口中的方法*/
   public void onRunOver(ReusableThread t) {
       myHomePool.recycle(this); //回收自身入池
   }
}



public class TestThreadPool {

public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  //标示字符是否正被发射的标志变量数组
  boolean[] isEmitting=new boolean[256];
  for (int i=0; i<256; i++) isEmitting[i]=false;
  
  ObjectPool emitters=new ObjectPool(10); //新建对象池,容量为10
  for (int i=0; i<10; i++) {
   //用CharEmitter对象填满池子
   emitters.setElementAt(new CharEmitter(emitters, isEmitting), i);
  }
  
  byte[] c=new byte[1];
  CharEmitter emitter;
  
  while(true) {
   try {
    System.in.read(c); //从键盘读入一个字符,以回车键表示输入结束
   } catch(Exception e) {e.printStackTrace();}
   
   if (isEmitting[c[0]]) {
    isEmitting[c[0]]=false; //若字符正被发射,则结束其发射
   }
   else {
    isEmitting[c[0]]=true;
    emitter=(CharEmitter)emitters.fetch(); //向池中索取一个CharEmitter对象
    emitter.emit((char)c[0]); //发射用户输入的字符
   }
  }
}

}

执行后,从键盘上敲进0到9之间的任意数字并按回车,之后会不断地在屏幕上滚动显示该数字;再次输入同样的数字则不再显示该数字。同时存在多个数字被发射时,可以明显看出不同数字的显示是交错进行的,这正是由于虚拟机在各线程间调度的结果。运行结果表明,我们设计的类功能完全正确。
  在以后要说的J2ME中蓝牙通讯的辅助类中,将会看到,线程池与可重启线程起到了不可替代的作用。



相关文章
|
5天前
|
Java 关系型数据库 MySQL
Elasticsearch【问题记录 01】启动服务&停止服务的2类方法【及 java.nio.file.AccessDeniedException: xx/pid 问题解决】(含shell脚本文件)
【4月更文挑战第12天】Elasticsearch【问题记录 01】启动服务&停止服务的2类方法【及 java.nio.file.AccessDeniedException: xx/pid 问题解决】(含shell脚本文件)
33 3
|
3天前
|
安全 Java 调度
Java线程:深入理解与实战应用
Java线程:深入理解与实战应用
21 0
|
1天前
|
消息中间件 缓存 NoSQL
Java多线程实战-CompletableFuture异步编程优化查询接口响应速度
Java多线程实战-CompletableFuture异步编程优化查询接口响应速度
|
1天前
|
人工智能 安全 Java
Java8 - LocalDateTime时间日期类使用详解
Java8 - LocalDateTime时间日期类使用详解
|
1天前
|
数据采集 存储 Java
高德地图爬虫实践:Java多线程并发处理策略
高德地图爬虫实践:Java多线程并发处理策略
|
2天前
|
安全 算法 Java
JavaSE&多线程&线程池
JavaSE&多线程&线程池
16 7
|
2天前
|
缓存 Java
【Java基础】简说多线程(上)
【Java基础】简说多线程(上)
6 0
|
2天前
|
安全 Java 程序员
|
2天前
|
并行计算 算法 安全
Java从入门到精通:2.1.3深入学习Java核心技术——掌握Java多线程编程
Java从入门到精通:2.1.3深入学习Java核心技术——掌握Java多线程编程
|
2天前
|
安全 Java 编译器
是时候来唠一唠synchronized关键字了,Java多线程的必问考点!
本文简要介绍了Java中的`synchronized`关键字,它是用于保证多线程环境下的同步,解决原子性、可见性和顺序性问题。从JDK1.6开始,synchronized进行了优化,性能得到提升,现在仍可在项目中使用。synchronized有三种用法:修饰实例方法、静态方法和代码块。文章还讨论了synchronized修饰代码块的锁对象、静态与非静态方法调用的互斥性,以及构造方法不能被同步修饰。此外,通过反汇编展示了`synchronized`在方法和代码块上的底层实现,涉及ObjectMonitor和monitorenter/monitorexit指令。
15 0

热门文章

最新文章