JAVA进阶：一个简单Thread缓冲池的实现

goodluck · 发表于 2010-2-20 14:57:35

在应用中，我们常常需要Thread缓冲池来做一些事以提高程序的效率和并发性。本文演示了如何利用Queue这种数据结构实现一个简单的Thread缓冲池。 一个Thread缓冲池可以设计成以下这样：缓冲池由几个工作Thread和一个Queue组成，Client负责把任务放到Queue里面（put方法），而工作Thread就依次取出这些任务并执行它们（get方法）。 Queue的一个经典实现是使用一个循环数组（这个实现在很多数据结构的书上都有介绍），如一个大小为size的数组，这个循环数组可以被想象成首尾相连的一个环。oldest指向Queue中最老的数据所在的位置，next指向下一个可以放新数据的位置。 放入一个新数据到next的位置后，需要更新next：next = (next + 1) % size; 从oldest位置取出一个数据后，需要更新oldest：oldest = (oldest + 1) % size; 当oldest == next的时候，Queue为空， 当(next + 1) % size == oldest的时候，Queue为满。 （注意：为了区分Queue为空和为满的情况，实际上Queue里面最多能放size-1个数据。） 因为这个Queue会同时被多个线程访问，需要考虑在这种情况下Queue如何工作。首先，Queue需要是线程安全的，可以用Java里的synchronized关键字来确保同时只有一个Thread在访问Queue. 我们还可以注意到当Queue为空的时候，get操作是无法进行的；当Queue为满的时候，put操作又是无法进行的。在多线程访问遇到这种情况时，一般希望执行操作的线程可以等待（block）直到该操作可以进行下去。比如，但一个Thread在一个空Queue上执行get方法的时候，这个 Thread应当等待(block)，直到另外的Thread执行该Queue的put方法后，再继续执行下去。在Java里面，Object对象的 wait(),notify()方法提供了这样的功能。 把上面的内容结合起来，就是一个SyncQueue的类： public class SyncQueue { public SyncQueue(int size) { _array = new Object[size]; _size = size; _oldest = 0; _next = 0; } public synchronized void put(Object o) { while (full()) { try { wait(); } catch (InterruptedException ex) { throw new ExceptionAdapter(ex); } } _array[_next] = o; _next = (_next + 1) % _size; notify(); } public synchronized Object get() { while (empty()) { try { wait(); } catch (InterruptedException ex) { throw new ExceptionAdapter(ex); } } Object ret = _array[_oldest]; _oldest = (_oldest + 1) % _size; notify(); return ret; } protected boolean empty() { return _next == _oldest; } protected boolean full() { return (_next + 1) % _size == _oldest; } protected Object [] _array; protected int _next; protected int _oldest; protected int _size; } 可以注意一下get和put方法中while的使用，如果换成if是会有问题的。这是个很容易犯的错误。;-) 在以上代码中使用了ExceptionAdapter这个类，它的作用是把一个checked Exception包装成RuntimeException。详细的说明可以参考我的避免在Java中使用Checked Exception一文。 接下来我们需要一个对象来表现Thread缓冲池所要执行的任务。可以发现JDK中的Runnable interface非常合适这个角色。 最后，剩下工作线程的实现就很简单了：从SyncQueue里取出一个Runnable对象并执行它。 public class Worker implements Runnable { public Worker(SyncQueue queue) { _queue = queue; } public void run() { while (true) { Runnable task = (Runnable) _queue.get(); task.run(); } } protected SyncQueue _queue = null; } 下面是一个使用这个Thread缓冲池的例子： //构造Thread缓冲池 SyncQueue queue = new SyncQueue(10); for (int i = 0; i < 5; i ++) { new Thread(new Worker(queue)).start(); } //使用Thread缓冲池 Runnable task = new MyTask(); queue.put(task); 为了使本文中的代码尽可能简单，这个Thread缓冲池的实现是一个基本的框架。当使用到实际中时，一些其他功能也可以在这一基础上添加，比如异常处理，动态调整缓冲池大小等等。

wf2695066126 · 发表于 2012-6-3 15:16:57

在应用中，我们常常需要Thread缓冲池来做一些事以提高程序的效率和并发性。

shangdong123 · 发表于 2012-7-9 10:15:20

看到这帖子真是高兴！那感觉，只能用在论坛看美女的心情来形容。

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