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如何手写一个线程池?

2024-12-02 05:26

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于是我就到处看项目的源码,看看有没有什么能改进的?果然让我发现了。项目中到处充斥着 new Thread 类来异步执行代码的逻辑

new Thread(r).start();

我们可以封装一个异步工具类啊!

第一版

说干就干,把上面的代码简单封装一下,一个简单的异步工具类就封装好了

public interface Executor {

void execute(Runnable r);
}
public class AsyncExecutorV1 implements Executor {

@Override
public void execute(Runnable r) {
new Thread(r).start();
}
}

于是开开心心的提交了 merge request。

第二版

正当我满怀期待工具类代码能被合并的时候,没想代码被组长杰哥打回来了。

「杰哥」:有心封装工具类值得鼓励,不过还可以改进一下

「小识」:还能再改进?没感觉我这个工具类还有改进的余地啊!

「杰哥」:假如说有10000个异步任务,你这创建10000个线程,资源耗费太严重了

「小识」:这样啊,那我加个队列,任务都放到队列中,用一个线程从队列中取任务执行

public class AsyncExecutorV2 implements Executor {

private BlockingQueue<Runnable> workQueue;

public AsyncExecutorV2(BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
this.workQueue = workQueue;
WorkThread workThread = new WorkThread();
workThread.start();
}

@SneakyThrows
@Override
public void execute(Runnable r) {
workQueue.add(r);
}

class WorkThread extends Thread {

@Override
public void run() {
while (true) {
Runnable task = null;
try {
task = workQueue.take();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
task.run();
}
}
}
}

第三版

「小识」:杰哥,快帮我看看,还有啥改进的没?

「杰哥」:小伙子不错啊,居然能想到用队列来缓冲任务,不愧是我招进来的人!但是用一个异步线程执行任务,你确定这个工具类比同步执行的效率快?

「小识」:哈哈,又一个工具类翻车的案例,应该多开几个异步线程来执行任务,但是应该开多少呢?

「杰哥」:谁最清楚异步工具类应该用多少个线程来执行呢?

「小识」:使用工具类的人。

「杰哥」:这不对了,你可以定义一个线程数量参数,让用户来决定开多少线程。「另外你这个工具类还个问题,队列满了会直接抛出异常!」

「小识」:那我增加一个拒绝策略类(RejectedExecutionHandler),当线程池满了让用户决定执行策略,比如直接抛异常,用当前线程同步执行任务。

public class AsyncExecutorV3 implements Executor {

private BlockingQueue<Runnable> workQueue;

private List<WorkThread> workThreadList = new ArrayList<>();

private RejectedExecutionHandler handler;

public AsyncExecutorV3(int corePoolSize,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
RejectedExecutionHandler handler) {
this.workQueue = workQueue;
this.handler = handler;
for (int i = 0; i < corePoolSize; i++) {
WorkThread workThread = new WorkThread();
workThread.start();
workThreadList.add(workThread);
}
}

@SneakyThrows
@Override
public void execute(Runnable r) {
if (!workQueue.offer(r)) {
// 队列满了,执行拒绝策略
handler.rejectedExecution(r);
}
}

class WorkThread extends Thread {

@Override
public void run() {
while (true) {
Runnable task = null;
try {
task = workQueue.take();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
task.run();
}
}
}
}
// 拒绝策略类
public interface RejectedExecutionHandler {

void rejectedExecution(Runnable r);
}
// 当线程池满了之后直接抛出异常
public class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {

@Override
public void rejectedExecution(Runnable r) {
throw new RuntimeException("queue is full");
}
}
// 当线程池满了之后直接抛出异常
public class AbortPolicy implements RejectedExecutionHandler {

@Override
public void rejectedExecution(Runnable r) {
throw new RuntimeException("queue is full");
}
}
// 当线程池满了之后,用提交任务的线程同步执行任务
public class CallerRunsPolicy implements RejectedExecutionHandler {

@Override
public void rejectedExecution(Runnable r) {
r.run();
}
}

再次提交 merge request,终于被合并了,别的团队都开始使用我的工具类了!

过了几天小亮急匆匆找到我。

「小亮」:小识,你的工具类挺好用的。但是我最近遇到了一个问题,我用了CountDownLatch批量执行任务,但是我这个任务好像卡住了,我用jstack想看看线程的执行情况,快告诉我你异步线程的名字设置的是啥?

「小识」:哎呀,我们没设置线程的名字,应该用的是默认的线程名字 Thread-n。

「小亮」:你可得给工具类加个线程名字的参数啊,不然一个一个看线程的状态太累了,而且效率也不高

「小识」:我这就加

第四版

赶紧加了一个线程名字的参数,然后再次提交代码

「杰哥」:哎呀,没想到我也疏忽了,没发现这个问题,确实应该加个线程名字的参数,代码的可扩展性太重要了,改来改去可不行

「小识」:是啊!

「杰哥」:你觉得你只加一个线程名字参数,可扩展性高吗?如果有的团队想修改异步线程的优先级,你再加个优先级参数?

「小识」:感觉不太行,那让用户把线程传给我吧!

「杰哥」:哈哈,可以,你还可以用工厂模式优化一下,用户传入线程工厂类,工具类用工厂类创建线程

「小识」:不愧是杰哥,这样一来代码更清爽了!

public class AsyncExecutorV4 implements Executor {

private BlockingQueue<Runnable> workQueue;

private List<WorkThread> workThreadList = new ArrayList<>();

private RejectedExecutionHandler handler;

public AsyncExecutorV4(int corePoolSize,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
RejectedExecutionHandler handler,
ThreadFactory threadFactory) {
this.workQueue = workQueue;
this.handler = handler;
for (int i = 0; i < corePoolSize; i++) {
// 用工厂类创建线程
WorkThread workThread = threadFactory.newThread();
workThread.start();
workThreadList.add(workThread);
}
}

@SneakyThrows
@Override
public void execute(Runnable r) {
if (!workQueue.offer(r)) {
handler.rejectedExecution(r);
}
}

// 异步线程
public class WorkThread extends Thread {

@Override
public void run() {
while (true) {
Runnable task = null;
try {
task = workQueue.take();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
task.run();
}
}
}

// 异步线程工厂类
public interface ThreadFactory {
WorkThread newThread();
}
}

代码提交之后,小亮给线程起了一个名字,async-thread,现在他通过名字很快就能知道线程池中的线程在干嘛了!

大家不断的进行改进

随着这个异步工具类在公司内部使用的越来越多,大家也提交了很多改进的代码。

异步工具类执行流程图

经过大家的不断改进之后,构造函数中的参数也越来越多了,杰哥让我写个文档吧,把这个异步工具类的构造函数和执行流程总结一下,不然新来的小伙伴看到这个工具类一脸懵可不行!

这个工具类的构造函数目前有如下7个参数

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)

参数

含义

corePoolSize

核心线程数

maximumPoolSize

最大线程数

keepAliveTime

非核心线程的空闲时间

TimeUnit

空闲时间的单位

BlockingQueue

任务队列

ThreadFactory

线程工厂

RejectedExecutionHandler

拒绝策略

「执行流程图如下」:

对了,最后大家给这个异步工具类起了一个牛的名字,「线程池」。

来源:Java识堂内容投诉

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