自定义线程池
- 简介
- 任务图示
- 阻塞队列 BlockingQueue<T>
- ReentrantLock
- 代码
- 线程池 ThreadPool
- 工作线程类 Worker
- 拒绝策略接口
- 代码测试类 TestThreadPool
- 为什么需要j = i？（lambad表达式相关）
- 测试结果
- 拒绝策略：让调用者自己执行任务
- 拒绝策略：让调用者放弃任务执行
简介
学习 黑马JUC 并发编程 过程中根据教程完成的线程池案例
任务图示
线程池Thread Pool保存工作资源，即n个工作线程，通过从任务队列Blocking Queue中获取m个任务执行。
阻塞队列 BlockingQueue
注意ReentrantLock类的使用
包括任务队列、生产者消费者锁、容量capcity、阻塞获取、带时阻塞获取、阻塞添加、带时阻塞添加、带拒绝策略的添加
由Blocking Queue对获取任务或者添加任务的操作进行阻塞管理，分别设置生产者锁（任务队列满则阻塞生产者，停止添加任务）、消费者锁（任务队列空则阻塞消费者，停止获取任务）。
ReentrantLock
基本语法：
reentrantLock.lock();
try{
// 临界区
} finally {
// 释放锁
reentrantLock.unlock();
}
创建条件变量，以及 阻塞 和 唤醒 的基本使用
代码
@Slf4j(topic = "c.BlockingQueue")
class BlockingQueue<T> {
// 1. 任务队列
private Deque<T> queue = new ArrayDeque<>();
// 2. 锁
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 3. 生产者条件变量
private Condition fullWaitSet = lock.newCondition();
// 4. 消费者条件变量
private Condition emptyWaitSet = lock.newCondition();
// 5. 容量
private int capcity;
public BlockingQueue(int capcity) {
this.capcity = capcity;
}
// 带超时阻塞获取
public T poll(long timeout, TimeUnit unit) {
lock.lock();
try {
//将timeout统一转换为 纳秒
long nanos = unit.toNanos(timeout);
//如果任务队列为空，在消费者阻塞队列中，超时时间内循环阻塞
while(queue.isEmpty()){
try{
if (nanos <= 0){
return null;
}
//超时时间内进行 空队列阻塞
nanos = emptyWaitSet.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
T t = queue.removeFirst();
//唤醒 生产者阻塞队列 中的线程
fullWaitSet.signal();
return t;
}finally{
lock.unlock();
}
}
// 阻塞获取
public T take() {
lock.lock();
try{
//循环阻塞
while(queue.isEmpty()){
try {
emptyWaitSet.await();
}catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
T t = queue.removeFirst();
fullWaitSet.signal();
return t;
}finally{
lock.unlock();
}
}
// 阻塞添加
public void put(T task) {
lock.lock();
try{
while(queue.size() >= capcity){
try{
log.debug("等待加入任务队列————任务：{} ", task);
fullWaitSet.await();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
log.debug("加入任务队列————任务： {}", task);
queue.addLast(task);
emptyWaitSet.signal();
}finally{
lock.unlock();
}
}
// 带超时时间阻塞添加
public boolean offer(T task, long timeout, TimeUnit timeUnit) {
lock.lock();
try{
long nanos = timeUnit.toNanos(timeout);
while(queue.size() >= capcity){
if(nanos <= 0) {
return false;
}
try {
log.debug("等待加入任务队列————任务：{} ", task);
//awaitNanos返回剩余等待时间
nanos = fullWaitSet.awaitNanos(nanos);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
log.debug("加入任务队列————任务： {}", task);
queue.addLast(task);
emptyWaitSet.signal();
return true;
}finally{
lock.unlock();
}
}
public int size() {
lock.lock();
try {
return queue.size();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void tryPut(RejectPolicy<T> rejectPolicy, T task) {
lock.lock();
try{
//判断队列是否满
if(queue.size() >= capcity){
//使用拒绝策略
rejectPolicy.reject(this, task);
} else{
log.debug("加入任务队列————任务： {}", task);
queue.addLast(task);
emptyWaitSet.signal();
}
}finally{
lock.unlock();
}
}
}
线程池 ThreadPool
包含 阻塞队列 、工作线程集合、线程数量、超时时间设置、执行任务
//线程池
@Slf4j(topic = "c.ThreadPool")
class ThreadPool {
// 任务队列
private BlockingQueue<Runnable> taskQueue;
// 线程集合
private HashSet<Worker> workers = new HashSet<>();
// 核心线程数
private int coreSize;
// 获取任务时的超时时间
private long timeout;
private TimeUnit timeUnit;
private RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy;
//初始化
public ThreadPool(int coreSize, long timeout, TimeUnit timeUnit, int queueCapcity,
RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy) {
this.coreSize = coreSize;
this.timeout = timeout;
this.timeUnit = timeUnit;
this.taskQueue = new BlockingQueue<>(queueCapcity);
this.rejectPolicy = rejectPolicy;
}
// 执行任务
public void execute(Runnable task) {
synchronized (workers){
if(workers.size() < coreSize){
Worker worker = new Worker(task);
log.debug("新增 worker 投入工作————工作线程：{}, 任务：{}", worker, task);
workers.add(worker);
worker.start();
}else{
taskQueue.tryPut(rejectPolicy, task);
}
}
}
class Worker extends Thread{...}
}
工作线程类 Worker
线程池ThreadPool的内部类，主要设置了线程的执行方法，
没有设置超时时间，线程执行完所有任务之后不会被销毁，而是继续等待更多任务，设置超时时间线程则会在长时间获取不到任务后结束执行
while(task != null || (task = taskQueue.take()) != null)循环获取任务队列中的任务并执行
while(task != null || (task = taskQueue.poll(timeout, timeUnit)) != null) 为带超时的执行方法，循环到超时时间则停止循环
-
一个线程与一个任务（不带超时）
-
一个线程与一个任务（带超时）
class Worker extends Thread{
private Runnable task;
public Worker(Runnable task){
this.task = task;
}
@Override
public void run() {
//task不为空执行任务，执行完毕再从任务队列中获取任务并执行
//while(task != null || (task = taskQueue.take()) != null){
//超时设置
while(task != null || (task = taskQueue.poll(timeout, timeUnit)) != null){
try {
log.debug("线程正在执行————任务：{}", task);
task.run();
} catch(Exception e){
e.printStackTrace();
} finally {
task = null;
}
}
synchronized (workers){
log.debug("worker 被移除————工作线程：{}", this);
workers.remove(this);
}
}
}
拒绝策略接口
在任务队列满时设置不同的策略处理之后再申请添加的队列
@FunctionalInterface // 拒绝策略
interface RejectPolicy<T> {
void reject(BlockingQueue<T> queue, T task);
}
代码测试类 TestThreadPool
初始化ThreadPool时使用lambda表达式实现拒绝策略，threadPool.execute(() -> { } 传入的就是任务的内容，设置Thread.sleep(1000L) 用于测试拒绝策略
@Slf4j(topic = "c.TestThreadPool")
public class TestThreadPool{
public static void main(String[] args) {
ThreadPool threadPool = new ThreadPool(2,
1000, TimeUnit.MILLISECONDS, 2, (queue, task)->{
// 1. 死等
// queue.put(task);
// 2) 带超时等待
// queue.offer(task, 1500, TimeUnit.MILLISECONDS);
// 3) 让调用者放弃任务执行
// log.debug("放弃{}", task);
// 4) 让调用者抛出异常
// throw new RuntimeException("任务执行 失败 " + task);
// 5) 让调用者自己执行任务
task.run();
});
for (int i = 0; i < 10; i++) {
int j = i;
threadPool.execute(() -> {
try {
Thread.sleep(1000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.debug("{}", j);
});
}
}
}
为什么需要j = i？（lambad表达式相关）
Lambda表达式内部引用的变量必须是final或者是事实上的final（即在Lambda表达式内部没有改变过它的值）。在Java 8之前，匿名内部类内部引用的局部变量必须声明为final。在Java 8中，这一规则放宽了一些，但要求这些变量的值在编译时确定，所以被称为"effectively final"（事实上的final）。
i虽然在每次循环中都有不同的值，但它是在Lambda表达式内部引用的。由于Lambda表达式的执行是延迟的，当Lambda表达式被执行时，循环可能已经结束，i的值可能已经改变。为了避免这种情况，需要将i赋值给一个final或者事实上的final变量j，以确保Lambda表达式内部引用的变量是不可变的。
因此，通过将i赋值给j，保证了在Lambda表达式内部引用的j是不可变的，从而避免了可能出现的并发问题。
测试结果
拒绝策略：让调用者自己执行任务
跟如上测试代码一样：coreSize 工作线程数 2，queueCapctiy 任务队列容量 2 ，循环执行10个任务，采用 task.run() 主线程执行的拒绝策略
任务0、1被线程执行，2、3 放入任务队列中，之后也被线程执行，其余线程则被主线程直接执行
拒绝策略：让调用者放弃任务执行
任务0、1被线程执行，2、3 放入任务队列中，之后也被线程执行，其余线程则被放弃
