最近在學(xué)習(xí)線程池、內(nèi)存控制等關(guān)于提高程序運行性能方面的編程技術(shù)，在網(wǎng)上看到有一哥們寫得不錯，故和大家一起分享。
[分享]Java 線程池的原理與實現(xiàn)
這幾天主要是狂看源程序，在彌補了一些以前知識空白的同時，也學(xué)會了不少新的知識（比如 NIO），或者稱為新技術(shù)吧。
線程池就是其中之一，一提到線程，我們會想到以前《操作系統(tǒng)》的生產(chǎn)者與消費者，信號量，同步控制等等。
一提到池，我們會想到數(shù)據(jù)庫連接池，但是線程池又如何呢？
建議：在閱讀本文前，先理一理同步的知識，特別是syncronized同步關(guān)鍵字的用法。
關(guān)于我對同步的認(rèn)識，要緣于大三年的一本書，書名好像是 Java 實戰(zhàn)，這本書寫得實在太妙了，真正的從理論到實踐，從截圖分析到.class字節(jié)碼分析。哇，我想市場上很難買到這么精致的書了。作為一個Java愛好者，我覺得絕對值得一讀。
我對此書印象最深之一的就是：equal()方法，由淺入深，經(jīng)典！
還有就是同步了，其中提到了我的幾個編程誤區(qū)，以前如何使用同步提高性能等等，通過學(xué)習(xí)，使我對同步的認(rèn)識進一步加深。
簡單介紹
創(chuàng)建線程有兩種方式：繼承Thread或?qū)崿F(xiàn)Runnable。Thread實現(xiàn)了Runnable接口，提供了一個空的run()方法，所以不論是繼承Thread還是實現(xiàn)Runnable，都要有自己的run()方法。
一個線程創(chuàng)建后就存在，調(diào)用start()方法就開始運行（執(zhí)行run()方法），調(diào)用wait進入等待或調(diào)用sleep進入休眠期，順利運行完畢或休眠被中斷或運行過程中出現(xiàn)異常而退出。
wait和sleep比較：
sleep方法有：sleep(long millis)，sleep(long millis, long nanos)，調(diào)用sleep方法后，當(dāng)前線程進入休眠期，暫停執(zhí)行，但該線程繼續(xù)擁有監(jiān)視資源的所有權(quán)。到達休眠時間后線程將繼續(xù)執(zhí)行，直到完成。若在休眠期另一線程中斷該線程，則該線程退出。
wait方法有：wait()，wait(long timeout)，wait(long timeout, long nanos)，調(diào)用wait方法后，該線程放棄監(jiān)視資源的所有權(quán)進入等待狀態(tài)；
wait()：等待有其它的線程調(diào)用notify()或notifyAll()進入調(diào)度狀態(tài)，與其它線程共同爭奪監(jiān)視。wait()相當(dāng)于wait(0)，wait(0, 0)。
wait(long timeout)：當(dāng)其它線程調(diào)用notify()或notifyAll()，或時間到達timeout亳秒，或有其它某線程中斷該線程，則該線程進入調(diào)度狀態(tài)。
wait(long timeout, long nanos)：相當(dāng)于wait(1000000*timeout + nanos)，只不過時間單位為納秒。
線程池：
多線程技術(shù)主要解決處理器單元內(nèi)多個線程執(zhí)行的問題，它可以顯著減少處理器單元的閑置時間，增加處理器單元的吞吐能力。
假設(shè)一個服務(wù)器完成一項任務(wù)所需時間為：T1 創(chuàng)建線程時間，T2 在線程中執(zhí)行任務(wù)的時間，T3 銷毀線程時間。
如果：T1 + T3 遠大于 T2，則可以采用線程池，以提高服務(wù)器性能。
一個線程池包括以下四個基本組成部分：
1、線程池管理器（ThreadPool）：用于創(chuàng)建并管理線程池，包括 創(chuàng)建線程池，銷毀線程池，添加新任務(wù)；
2、工作線程（PoolWorker）：線程池中線程，在沒有任務(wù)時處于等待狀態(tài)，可以循環(huán)的執(zhí)行任務(wù)；
3、任務(wù)接口（Task）：每個任務(wù)必須實現(xiàn)的接口，以供工作線程調(diào)度任務(wù)的執(zhí)行，它主要規(guī)定了任務(wù)的入口，任務(wù)執(zhí)行完后的收尾工作，任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)等；
4、任務(wù)隊列（taskQueue）：用于存放沒有處理的任務(wù)。提供一種緩沖機制。
線程池技術(shù)正是關(guān)注如何縮短或調(diào)整T1,T3時間的技術(shù)，從而提高服務(wù)器程序性能的。它把T1，T3分別安排在服務(wù)器程序的啟動和結(jié)束的時間段或者一些空閑的時間段，這樣在服務(wù)器程序處理客戶請求時，不會有T1，T3的開銷了。
線程池不僅調(diào)整T1,T3產(chǎn)生的時間段，而且它還顯著減少了創(chuàng)建線程的數(shù)目，看一個例子：
假設(shè)一個服務(wù)器一天要處理50000個請求，并且每個請求需要一個單獨的線程完成。在線程池中，線程數(shù)一般是固定的，所以產(chǎn)生線程總數(shù)不會超過線程池中線程的數(shù)目，而如果服務(wù)器不利用線程池來處理這些請求則線程總數(shù)為50000。一般線程池大小是遠小于50000。所以利用線程池的服務(wù)器程序不會為了創(chuàng)建50000而在處理請求時浪費時間，從而提高效率。
/** 線程池類，工作線程作為其內(nèi)部類 **/
package org.ymcn.util;
import java.util.Collections;
import java.util.Date;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import org.apache.log4j.Logger;
/**
* 線程池
* 創(chuàng)建線程池，銷毀線程池，添加新任務(wù)
*
* @author obullxl
*/
public final class ThreadPool {
private static Logger logger = Logger.getLogger(ThreadPool.class);
private static Logger taskLogger = Logger.getLogger("TaskLogger");
private static boolean debug = taskLogger.isDebugEnabled();
// private static boolean debug = taskLogger.isInfoEnabled();
/* 單例 */
private static ThreadPool instance = ThreadPool.getInstance();
public static final int SYSTEM_BUSY_TASK_COUNT = 150;
/* 默認(rèn)池中線程數(shù) */
public static int worker_num = 5;
/* 已經(jīng)處理的任務(wù)數(shù) */
private static int taskCounter = 0;
public static boolean systemIsBusy = false;
private static List<Task> taskQueue = Collections
.synchronizedList(new LinkedList<Task>());
/* 池中的所有線程 */
public PoolWorker[] workers;
private ThreadPool() {
workers = new PoolWorker[5];
for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
workers[i] = new PoolWorker(i);
}
}
private ThreadPool(int pool_worker_num) {
worker_num = pool_worker_num;
workers = new PoolWorker[worker_num];
for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
workers[i] = new PoolWorker(i);
}
}
public static synchronized ThreadPool getInstance() {
if (instance == null)
return new ThreadPool();
return instance;
}
/**
* 增加新的任務(wù)
* 每增加一個新任務(wù)，都要喚醒任務(wù)隊列
* @param newTask
*/
public void addTask(Task newTask) {
synchronized (taskQueue) {
newTask.setTaskId(++taskCounter);
newTask.setSubmitTime(new Date());
taskQueue.add(newTask);
/* 喚醒隊列, 開始執(zhí)行 */
taskQueue.notifyAll();
}
logger.info("Submit Task<" + newTask.getTaskId() + ">: "
+ newTask.info());
}
/**
* 批量增加新任務(wù)
* @param taskes
*/
public void batchAddTask(Task[] taskes) {
if (taskes == null || taskes.length == 0) {
return;
}
synchronized (taskQueue) {
for (int i = 0; i < taskes.length; i++) {
if (taskes[i] == null) {
continue;
}
taskes[i].setTaskId(++taskCounter);
taskes[i].setSubmitTime(new Date());
taskQueue.add(taskes[i]);
}
/* 喚醒隊列, 開始執(zhí)行 */
taskQueue.notifyAll();
}
for (int i = 0; i < taskes.length; i++) {
if (taskes[i] == null) {
continue;
}
logger.info("Submit Task<" + taskes[i].getTaskId() + ">: "
+ taskes[i].info());
}
}
/**
* 線程池信息
* @return
*/
public String getInfo() {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("\nTask Queue Size:" + taskQueue.size());
for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
sb.append("\nWorker " + i + " is "
+ ((workers[i].isWaiting()) ? "Waiting." : "Running."));
}
return sb.toString();
}
/**
* 銷毀線程池
*/
public synchronized void destroy() {
for (int i = 0; i < worker_num; i++) {
workers[i].stopWorker();
workers[i] = null;
}
taskQueue.clear();
}
/**
* 池中工作線程
*
* @author obullxl
*/
private class PoolWorker extends Thread {
private int index = -1;
/* 該工作線程是否有效 */
private boolean isRunning = true;
/* 該工作線程是否可以執(zhí)行新任務(wù) */
private boolean isWaiting = true;
public PoolWorker(int index) {
this.index = index;
start();
}
public void stopWorker() {
this.isRunning = false;
}
public boolean isWaiting() {
return this.isWaiting;
}
/**
* 循環(huán)執(zhí)行任務(wù)
* 這也許是線程池的關(guān)鍵所在
*/
public void run() {
while (isRunning) {
Task r = null;
synchronized (taskQueue) {
while (taskQueue.isEmpty()) {
try {
/* 任務(wù)隊列為空，則等待有新任務(wù)加入從而被喚醒 */
taskQueue.wait(20);
} catch (InterruptedException ie) {
logger.error(ie);
}
}
/* 取出任務(wù)執(zhí)行 */
r = (Task) taskQueue.remove(0);
}
if (r != null) {
isWaiting = false;
try {
if (debug) {
r.setBeginExceuteTime(new Date());
taskLogger.debug("Worker<" + index
+ "> start execute Task<" + r.getTaskId() + ">");
if (r.getBeginExceuteTime().getTime()
- r.getSubmitTime().getTime() > 1000)
taskLogger.debug("longer waiting time. "
+ r.info() + ",<" + index + ">,time:"
+ (r.getFinishTime().getTime() - r
.getBeginExceuteTime().getTime()));
}
/* 該任務(wù)是否需要立即執(zhí)行 */
if (r.needExecuteImmediate()) {
new Thread(r).start();
} else {
r.run();
}
if (debug) {
r.setFinishTime(new Date());
taskLogger.debug("Worker<" + index
+ "> finish task<" + r.getTaskId() + ">");
if (r.getFinishTime().getTime()
- r.getBeginExceuteTime().getTime() > 1000)
taskLogger.debug("longer execution time. "
+ r.info() + ",<" + index + ">,time:"
+ (r.getFinishTime().getTime() - r
.getBeginExceuteTime().getTime()));
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
logger.error(e);
}
isWaiting = true;
r = null;
}
}
}
}
}
/** 任務(wù)接口類 **/
package org.ymcn.util;
import java.util.Date;
/**
* 所有任務(wù)接口
* 其他任務(wù)必須繼承訪類
*
* @author obullxl
*/
public abstract class Task implements Runnable {
// private static Logger logger = Logger.getLogger(Task.class);
/* 產(chǎn)生時間 */
private Date generateTime = null;
/* 提交執(zhí)行時間 */
private Date submitTime = null;
/* 開始執(zhí)行時間 */
private Date beginExceuteTime = null;
/* 執(zhí)行完成時間 */
private Date finishTime = null;
private long taskId;
public Task() {
this.generateTime = new Date();
}
/**
* 任務(wù)執(zhí)行入口
*/
public void run() {
/**
* 相關(guān)執(zhí)行代碼
*
* beginTransaction();
*
* 執(zhí)行過程中可能產(chǎn)生新的任務(wù) subtask = taskCore();
*
* commitTransaction();
*
* 增加新產(chǎn)生的任務(wù) ThreadPool.getInstance().batchAddTask(taskCore());
*/
}
/**
* 所有任務(wù)的核心 所以特別的業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行之處
*
* @throws Exception
*/
public abstract Task[] taskCore() throws Exception;
/**
* 是否用到數(shù)據(jù)庫
*
* @return
*/
protected abstract boolean useDb();
/**
* 是否需要立即執(zhí)行
*
* @return
*/
protected abstract boolean needExecuteImmediate();
/**
* 任務(wù)信息
*
* @return String
*/
public abstract String info();
public Date getGenerateTime() {
return generateTime;
}
public Date getBeginExceuteTime() {
return beginExceuteTime;
}
public void setBeginExceuteTime(Date beginExceuteTime) {
this.beginExceuteTime = beginExceuteTime;
}
public Date getFinishTime() {
return finishTime;
}
public void setFinishTime(Date finishTime) {
this.finishTime = finishTime;
}
public Date getSubmitTime() {
return submitTime;
}
public void setSubmitTime(Date submitTime) {
this.submitTime = submitTime;
}
public long getTaskId() {
return taskId;
}
public void setTaskId(long taskId) {
this.taskId = taskId;
}
}
轉(zhuǎn)自：http://hi.baidu.com/obullxl/blog/item/ee50ad1ba8e8ff1f8718bf66.html