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使用Java多線程實現任務分發

開發 后端
本文向你介紹使用Java多線程技術實現任務列表指派到線程的思路和執行過程,作者通過任務分發器、任務執行和工作線程實現了這個功能。

多線程下載由來已久,如 FlashGet、NetAnts 等工具,它們都是依懶于 HTTP 協議的支持(Range 字段指定請求內容范圍),首先能讀取出請求內容 (即欲下載的文件) 的大小,劃分出若干區塊,把區塊分段分發給每個線程去下載,線程從本段起始處下載數據及至段尾,多個線程下載的內容最終會寫入到同一個文件中。

只研究有用的,工作中的需求:要把多個任務分派給Java的多個線程去執行,這其中就會有一個任務列表指派到線程的策略思考:已知:1. 一個待執行的任務列表,2. 指定要啟動的線程數;問題是:每個線程實際要執行哪些任務。

使用Java多線程實現這種任務分發的策略是:任務列表連續按線程數分段,先保證每線程平均能分配到的任務數,余下的任務從前至后依次附加到線程中--只是數量上,實際每個線程執行的任務都還是連續的。如果出現那種僧多(線程) 粥(任務) 少的情況,實際啟動的線程數就等于任務數,一挑一。這里只實現了每個線程各掃自家門前雪,動作快的完成后眼見別的線程再累都是愛莫能助。

實現及演示代碼如下:由三個類實現,寫在了一個 Java 文件中:TaskDistributor 為任務分發器,Task 為待執行的任務,WorkThread 為自定的工作線程。代碼中運用了命令模式,如若能配以監聽器,用上觀察者模式來控制 UI 顯示就更絕妙不過了,就能實現像下載中的區塊著色跳躍的動感了,在此定義下一步的著眼點了。

代碼中有較為詳細的注釋,看這些注釋和執行結果就很容易理解的。main() 是測試方法

  1. package com.unmi.common;   
  2.   import java.util.ArrayList;   
  3.   import java.util.List;   
  4.   /**   
  5.   * 指派任務列表給線程的分發器   
  6.   * @author Unmi   
  7.   * QQ: 1125535 Email: fantasia@sina.com   
  8.   * MSN: kypfos@msn.com 2008-03-25   
  9.   */   
  10.   public class TaskDistributor {   
  11.   /**   
  12.   * 測試方法   
  13.   * @param args   
  14.   */   
  15.   public static void main(String[] args) {   
  16.   //初始化要執行的任務列表   
  17.   List taskList = new ArrayList();   
  18.   for (int i = 0; i < 108; i++) {   
  19.   taskList.add(new Task(i));   
  20.   }   
  21.   //設定要啟動的工作線程數為 5 個   
  22.   int threadCount = 5;   
  23.   List[] taskListPerThread = distributeTasks(taskList, threadCount);   
  24.   System.out.println("實際要啟動的工作線程數:"+taskListPerThread.length);   
  25.   for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {   
  26.   Thread workThread = new WorkThread(taskListPerThread[i],i);   
  27.   workThread.start();   
  28.   }   
  29.   }   
  30.   /**   
  31.   * 把 List 中的任務分配給每個線程,先平均分配,剩于的依次附加給前面的線程   
  32.   * 返回的數組有多少個元素 (List) 就表明將啟動多少個工作線程   
  33.   * @param taskList 待分派的任務列表   
  34.   * @param threadCount 線程數   
  35.   * @return 列表的數組,每個元素中存有該線程要執行的任務列表   
  36.   */   
  37.   public static List[] distributeTasks(List taskList, int threadCount) {   
  38.   // 每個線程至少要執行的任務數,假如不為零則表示每個線程都會分配到任務   
  39.   int minTaskCount = taskList.size() / threadCount;   
  40.   // 平均分配后還剩下的任務數,不為零則還有任務依個附加到前面的線程中   
  41.   int remainTaskCount = taskList.size() % threadCount;   
  42.   // 實際要啟動的線程數,如果工作線程比任務還多   
  43.   // 自然只需要啟動與任務相同個數的工作線程,一對一的執行   
  44.   // 畢竟不打算實現了線程池,所以用不著預先初始化好休眠的線程   
  45.   int actualThreadCount = minTaskCount > 0 ? threadCount : remainTaskCount;   
  46.   // 要啟動的線程數組,以及每個線程要執行的任務列表   
  47.   List[] taskListPerThread = new List[actualThreadCount];   
  48.   int taskIndex = 0;   
  49.   //平均分配后多余任務,每附加給一個線程后的剩余數,重新聲明與 remainTaskCount   
  50.   //相同的變量,不然會在執行中改變 remainTaskCount 原有值,產生麻煩   
  51.   int remainIndces = remainTaskCount;   
  52.   for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {   
  53.   taskListPerThread[i] = new ArrayList();   
  54.   // 如果大于零,線程要分配到基本的任務   
  55.   if (minTaskCount > 0) {   
  56.   for (int j = taskIndex; j < minTaskCount + taskIndex; j++) {   
  57.   taskListPerThread[i].add(taskList.get(j));   
  58.   }   
  59.   taskIndex += minTaskCount;   
  60.   }   
  61.   // 假如還有剩下的,則補一個到這個線程中   
  62.   if (remainIndces > 0) {   
  63.   taskListPerThread[i].add(taskList.get(taskIndex++));   
  64.   remainIndces--;   
  65.   }   
  66.   }   
  67.   // 打印任務的分配情況   
  68.   for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {   
  69.   System.out.println("線程 " + i + " 的任務數:" +    
  70.  
  71.   taskListPerThread[i].size() + " 區間["   
  72.   + taskListPerThread[i].get(0).getTaskId() + ","   
  73.   + taskListPerThread[i].get(taskListPerThread[i].size() - 1).getTaskId() + "]");   
  74.   }   
  75.   return taskListPerThread;   
  76.   }   
  77.   }   
  78.   /**   
  79.   * 要執行的任務,可在執行時改變它的某個狀態或調用它的某個操作   
  80.   * 例如任務有三個狀態,就緒,運行,完成,默認為就緒態   
  81.   * 要進一步完善,可為 Task 加上狀態變遷的監聽器,因之決定UI的顯示   
  82.   */   
  83.   class Task {   
  84.   public static final int READY = 0;   
  85.   public static final int RUNNING = 1;   
  86.   public static final int FINISHED = 2;   
  87.   private int status;   
  88.   //聲明一個任務的自有業務含義的變量,用于標識任務   
  89.   private int taskId;   
  90.   //任務的初始化方法   
  91.   public Task(int taskId){   
  92.   this.status = READY;   
  93.   this.taskId = taskId;   
  94.   }   
  95.   /**   
  96.   * 執行任務   
  97.   */   
  98.   public void execute() {   
  99.   // 設置狀態為運行中   
  100.   setStatus(Task.RUNNING);   
  101.   System.out.println("當前線程 ID 是:" + Thread.currentThread().getName()   
  102.   +" | 任務 ID 是:"+this.taskId);   
  103.   // 附加一個延時   
  104.   try {   
  105.   Thread.sleep(1000);   
  106.   } catch (InterruptedException e) {   
  107.   e.printStackTrace();   
  108.   }   
  109.   // 執行完成,改狀態為完成   
  110.   setStatus(FINISHED);   
  111.   }   
  112.   public void setStatus(int status) {   
  113.   this.status = status;   
  114.   }   
  115.   public int getTaskId() {   
  116.   return taskId;   
  117.   }   
  118.   }   
  119.   /**   
  120.   * 自定義的工作線程,持有分派給它執行的任務列表   
  121.   */   
  122.   class WorkThread extends Thread {   
  123.   //本線程待執行的任務列表,你也可以指為任務索引的起始值   
  124.   private List taskList = null;   
  125.   private int threadId;   
  126.   /**   
  127.   * 構造工作線程,為其指派任務列表,及命名線程 ID   
  128.   * @param taskList 欲執行的任務列表   
  129.   * @param threadId 線程 ID   
  130.   */   
  131.   public WorkThread(List taskList,int threadId) {   
  132.   this.taskList = taskList;   
  133.   this.threadId = threadId;   
  134.   }   
  135.   /**   
  136.   * 執行被指派的所有任務   
  137.   */   
  138.   public void run() {   
  139.   for (Task task : taskList) {   
  140.   task.execute();   
  141.   }   
  142.   }   
  143.   } 

執行結果如下,注意觀察每個Java多線程分配到的任務數量及區間。直到所有的線程完成了所分配到的任務后程序結束:

  1. 線程 0 的任務數:22 區間[0,21]   
  2. 線程 1 的任務數:22 區間[22,43]   
  3. 線程 2 的任務數:22 區間[44,65]   
  4. 線程 3 的任務數:21 區間[66,86]   
  5. 線程 4 的任務數:21 區間[87,107]   
  6. 實際要啟動的工作線程數:5   
  7. 當前線程 ID 是:Thread-0 | 任務 ID 是:0   
  8. 當前線程 ID 是:Thread-1 | 任務 ID 是:22   
  9. 當前線程 ID 是:Thread-2 | 任務 ID 是:44   
  10. 當前線程 ID 是:Thread-3 | 任務 ID 是:66   
  11. 當前線程 ID 是:Thread-4 | 任務 ID 是:87   
  12. 當前線程 ID 是:Thread-0 | 任務 ID 是:1   
  13. 當前線程 ID 是:Thread-1 | 任務 ID 是:23   
  14. 當前線程 ID 是:Thread-2 | 任務 ID 是:45 

上面坦白來只算是基本功夫,貼出來還真見笑了。還有更為復雜的功能.

像Java多線程的下載工具的確更充分利用了網絡資源,而且像 FlashGet、NetAnts 都實現了:假如某個線程下載完了欲先所分配段的內容之后,會幫其他線程下載未完成數據,直到任務完成;或某一下載線程的未完成段區間已經很小了,用不著別人來幫忙時,這就涉及到任務的進一步分配。再如,以上兩個工具都能動態增加、減小或中止線程,越說越復雜了,它們原本比這復雜多了,這些實現可能定義各種隊列來實現,如未完成任務隊列、下載中任務隊列和已完成隊列等。

 

【編輯推薦】

  1. Java多線程編程實戰精要
  2. 深入淺出Java多線程程序設計
  3. Java多線程的相關機制
  4. 淺析Java多線程技術中所使用的方法
  5. java多線程數據庫操作
責任編輯:佚名 來源: 網絡轉載
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