Java多线程 Worker Thread Java多线程之Worker Thread模式
冬日毛毛雨 人气:0一.Worker Thread模式
Worker的意思是工作的人，在Worker Thread模式中，工人线程Worker thread会逐个取回工作并进行处理，当所有工作全部完成后，工人线程会等待新的工作到来。
Worker Thread模式也被成为Background Thread（背景线程）模式，另外，如果从保存多个工人线程的场所这一点看，我们也可以称这种模式为Thread Pool模式。
二 .Worker Thread模式中的角色
1.Client（委托者）
创建表示工作请求的Request并将其传递给Channel。在示例程序中，ClientThread相当于该角色。
2.Channel（通信线路）
Channel角色接受来自于Client的Request，并将其传递给Worker。在示例程序中，Channel相当于该角色。
3.Worker（工人）
Worker角色从Channel中获取Request，并进行工作，当一项工作完成后，它会继续去获取另外的Request，在示例程序中，WorkerThread相当于该角色。
4.Request（请求）
Request角色是表示工作的角色，Request角色中保存了进行工作所必须的信息，在示例程序中，Request相当于该角色。
三.Worker Thread使用场景
想象一个场景，一个工厂在生产玩具，在一个车间里，有几个工人，每次生产部件准备好车间外的人就将部件放到车间的一个桌子上，工人每次做完一个玩具就从桌子上取部件。在这里，注意到，部件并不是直接交给工人的，另外一点，工人并不是做完一个部件就回家换个新人，后者在现实有点滑稽，但是在程序中却对应一个典型的线程使用方法：线程池。
所谓线程池，就是对线程的复用，当线程执行完任务之后就继续取其他任务执行，而不是销毁启动新线程执行其他任务。因为线程的启动对于系统性能开销比较大，所以这样对于系统性能的提高很有好处。
四.Worker Thread模式程序示例
首先是请求，即玩具的部件
public class Request {
private final String name;
private final int number;
public Request(String name, int number) {
this.name = name;
this.number = number;
}
public void execute(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" executed "+this);
}
@Override
public String toString() {
return "Request=> " + "No." + number + " Name." + name;
}
}
也就是拥有name和number并且execute的时候打印出字段的一个简单类。
ClientThread，负责将请求放入RequestQueue中，即将部件放到桌子上。
public class ClientThread extends Thread {
private static final Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
private final Channel channel;
public ClientThread(String name, Channel channel) {
super(name);
this.channel = channel;
}
@Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; true; i++) {
Request request = new Request(getName(),i);
this.channel.put(request);
Thread.sleep(random.nextInt(1_000));
}
} catch (Exception e) {
}
}
}
Channel类，可以当做车间
public class Channel {
private final static int MAX_REQUEST = 100;
private final Request[] requestQueue;
private final WorkerThread[] workerPool;
private int head;
private int tail;
private int count;
public Channel(int workers) {
this.requestQueue = new Request[MAX_REQUEST];
this.head = 0;
this.tail = 0;
this.count = 0;
this.workerPool = new WorkerThread[workers];
this.init();
}
private void init() {
for (int i = 0; i < workerPool.length; i++) {
workerPool[i] = new WorkerThread("Worker-" + i, this);
}
}
/**
* push switch to start all of worker to work
*/
public void startWorker() {
Arrays.asList(workerPool).forEach(WorkerThread::start);
// List<WorkerThread> workerThreads = Arrays.asList(workerPool);
//
// workerThreads.stream().forEach(WorkerThread::start);
}
public synchronized void put(Request request) {
while (count >= requestQueue.length) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.requestQueue[tail] = request;
this.tail = (tail + 1) % requestQueue.length;
this.count++;
this.notifyAll();
}
public synchronized Request take() {
while (count <= 0) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
Request request = this.requestQueue[head];
this.head = (this.head + 1) % this.requestQueue.length;
this.count--;
this.notifyAll();
return request;
}
}
Requestqueue可以当做桌子，是一个数量有限的请求队列。threadPool是一个工人线程的数组，这就是一个线程池。在这里提供了putRequest和takeRequest方法，分别是往请求队列放入请求和取出请，这里使用了上一篇博文讲到的生产者消费者模式 java多线程设计模式之消费者生产者模式。确保了WorkerThread和ClientThread之间可以友好合作。
工人线程：
public class WorkerThread extends Thread {
private static final Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
private final Channel channel;
public WorkerThread(String name, Channel channel) {
super(name);
this.channel = channel;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
channel.take().execute();
try {
Thread.sleep(random.nextInt(1_000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
这里就是一个不断从请求队列中取出请求然后执行请求的过程，保证了工人线程的复用，并不会执行完一个请求任务就销毁。
最后是Main：
public class WorkerClient {
public static void main(String[] args) {
final Channel channel = new Channel(5);
channel.startWorker();
new ClientThread("Alex", channel).start();
new ClientThread("Jack", channel).start();
new ClientThread("William", channel).start();
}
}
结果：
Worker-4 executed Request=> No.0 Name.Alex
Worker-2 executed Request=> No.0 Name.Jack
Worker-3 executed Request=> No.0 Name.William
Worker-4 executed Request=> No.1 Name.Jack
Worker-0 executed Request=> No.1 Name.William
Worker-3 executed Request=> No.2 Name.Jack
Worker-2 executed Request=> No.1 Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.2 Name.William
Worker-1 executed Request=> No.3 Name.Jack
Worker-3 executed Request=> No.2 Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.3 Name.William
Worker-0 executed Request=> No.4 Name.Jack
Worker-0 executed Request=> No.3 Name.Alex
Worker-1 executed Request=> No.5 Name.Jack
Worker-3 executed Request=> No.4 Name.William
Worker-1 executed Request=> No.6 Name.Jack
Worker-2 executed Request=> No.4 Name.Alex
Worker-3 executed Request=> No.7 Name.Jack
Worker-0 executed Request=> No.5 Name.William
Worker-1 executed Request=> No.5 Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.8 Name.Jack
Worker-2 executed Request=> No.6 Name.Alex
Worker-0 executed Request=> No.7 Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.8 Name.Alex
Worker-2 executed Request=> No.6 Name.William
省略...
可以看出线程执行任务的线程就是WorkerThread1,2,3,4,5五个，它们不断执行来自ClientThread Alex,Jack,William的请求任务。
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