|
在现代的操作系统中有一个很重要的概念――线程几乎所有目前流行的操作系统都支持线程线程来源于操作系统中进程的概念进程有自己的虚拟地址空间以及正文段数据段及堆栈而且各自占有不同的系统资源（例如文件环境变量等等）与此不同线程不能单独存在它依附于进程只能由进程派生如果一个进程派生出了两个线程那这两个线程共享此进程的全局变量和代码段但每个线程各拥有各自的堆栈因此它们拥有各自的局部变量线程在UNIX系统中还被进一步分为用户级线程（由进程自已来管理）和系统级线程（由操作系统的调度程序来管理） 既然有了进程为什么还要提出线程的概念呢？因为与创建一个新的进程相比创建一个线程将会耗费小得多的系统资源对于一些小型的应用可能感觉不到这点但对于那些并发进程数特别多的应用使用线程会比使用进程获得更好的性能从而降低操作系统的负担另外线程共享创建它的进程的全局变量因此线程间的通讯编程会更将简单完全可以抛弃传统的进程间通讯的IPC编程而采用共享全局变量来进行线程间通讯 有了上面这个概念我们下面就进入正题来看一下线程池究竟是怎么一回事？其实线程池的原理很简单类似于操作系统中的缓沖区的概念它的流程如下先启动若干数量的线程并让这些线程都处于睡眠状态当客户端有一个新请求时就会唤醒线程池中的某一个睡眠线程让它来处理客户端的这个请求当处理完这个请求后线程又处于睡眠状态可能你也许会问为什么要搞得这么麻烦如果每当客户端有新的请求时我就创建一个新的线程不就完了？这也许是个不错的方法因为它能使得你编写代码相对容易一些但你却忽略了一个重要的问题――性能！就拿我所在的单位来说我的单位是一个省级数据大集中的银行网络中心高峰期每秒的客户端请求并发数超过如果为每个客户端请求创建一个新线程的话那耗费的CPU时间和内存将是惊人的如果采用一个拥有个线程的线程池那将会节约大量的的系统资源使得更多的CPU时间和内存用来处理实际的商业应用而不是频繁的线程创建与销毁 既然一切都明白了那我们就开始着手实现一个真正的线程池吧线程编程可以有多种语言来实现例如CC＋＋java等等但不同的操作系统提供不同的线程API接口为了让你能更明白线程池的原理而避免陷入烦琐的API调用之中我采用了JAVA语言来实现它由于JAVA语言是一种跨平台的语言因此你不必为使用不同的操作系统而无法编译运行本程序而苦恼只要你安装了JDK以上的版本都能正确地编译运行本程序另外JAVA语言本身就内置了线程对象而且JAVA语言是完全面像对象的因此能够让你更清晰地了解线程池的原理如果你注意看一下本文的标题你会发现整个示例程序的代码只有大约行 本示例程序由三个类构成第一个是TestThreadPool类它是一个测试程序用来模拟客户端的请求当你运行它时系统首先会显示线程池的初始化信息然后提示你从键盘上输入字符串并按下回车键这时你会发现屏幕上显示信息告诉你某个线程正在处理你的请求如果你快速地输入一行行字符串那么你会发现线程池中不断有线程被唤醒来处理你的请求在本例中我创建了一个拥有个线程的线程池如果线程池中没有可用线程了系统会提示你相应的警告信息但如果你稍等片刻那你会发现屏幕上会陆陆续续提示有线程进入了睡眠状态这时你又可以发送新的请求了 第二个类是ThreadPoolManager类顾名思义它是一个用于管理线程池的类它的主要职责是初始化线程池并为客户端的请求分配不同的线程来进行处理如果线程池满了它会对你发出警告信息 最后一个类是SimpleThread类它是Thread类的一个子类它才真正对客户端的请求进行处理SimpleThread在示例程序初始化时都处于睡眠状态但如果它接受到了ThreadPoolManager类发过来的调度信息则会将自己唤醒并对请求进行处理 首先我们来看一下TestThreadPool类的源码 //TestThreadPooljava import javaio*;
public class TestThreadPool { public static void main(String[] args) { try{ BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(Systemin)); String s; ThreadPoolManager manager = new ThreadPoolManager(); while((s = brreadLine()) != null) { managerprocess(s); } }catch(IOException e){} } } 由于此测试程序用到了输入输入类因此第行导入了JAVA的基本IO处理包在第行中我们创建了一个名为manager的类它给ThreadPoolManager类的构造函数传递了一个值为的参数告诉ThreadPoolManager类我要一个有个线程的池给我创建一个吧！第行至行是一个无限循环它用来等待用户的键入并将键入的字符串保存在s变量中并调用ThreadPoolManager类的process方法来将这个请求进行处理 下面我们再进一步跟蹤到ThreadPoolManager类中去以下是它的源代码 //ThreadPoolManagerjava import javautil*;
class ThreadPoolManager {
private int maxThread; public Vector vector; public void setMaxThread(int threadCount) { maxThread = threadCount; }
public ThreadPoolManager(int threadCount) { setMaxThread(threadCount); Systemoutprintln(Starting thread pool); vector = new Vector(); for(int i = ; i <= 10; i++) 20 { 21 SimpleThread thread = new SimpleThread(i); 22 vector.addElement(thread); 23 thread.start(); 24 } 25 } 26 27 public void process(String argument) 28 { 29 int i; 30 for(i = 0; i < vector.size(); i++) 31 { 32 SimpleThread currentThread = (SimpleThread)vector.elementAt(i); 33 if(!currentThread.isRunning()) 34 { 35 System.out.println("Thread "+ (i+1) +" is processing:" + argument); 36 currentThread.setArgument(argument); 37 currentThread.setRunning(true); 38 return; 39 } 40 } 41 if(i == vector.size()) 42 { 43 System.out.println("pool is full, try in another time."); 44 } 45 } 46 }//end of class ThreadPoolManager 我们先关注一下这个类的构造函数，然后再看它的process()方法。TW.wiNGwIT.CoM第16－24行是它的构造函数，首先它给ThreadPoolManager类的成员变量maxThread赋值，maxThread表示用于控制线程池中最大线程的数量。第18行初始化一个数组vector，它用来存放所有的SimpleThread类，这时候就充分体现了JAVA语言的优越性与艺术性：如果你用C语言的话，至少要写100行以上的代码来完成vector的功能，而且C语言数组只能容纳类型统一的基本数据类型，无法容纳对象。好了，闲话少说，第19－24行的循环完成这样一个功能：先创建一个新的SimpleThread类，然后将它放入vector中去，最后用thread.start()来启动这个线程，为什么要用start()方法来启动线程呢？因为这是JAVA语言中所规定的，如果你不用的话，那这些线程将永远得不到激活，从而导致本示例程序根本无法运行。 下面我们再来看一下process()方法，第30－40行的循环依次从vector数组中选取SimpleThread线程，并检查它是否处于激活状态（所谓激活状态是指此线程是否正在处理客户端的请求），如果处于激活状态的话，那继续查找vector数组的下一项，如果vector数组中所有的线程都处于激活状态的话，那它会打印出一条信息，提示用户稍候再试。相反如果找到了一个睡眠线程的话，那第35－38行会对此进行处理，它先告诉客户端是哪一个线程来处理这个请求，然后将客户端的请求，即字符串argument转发给SimpleThread类的setArgument()方法进行处理，并调用SimpleThread类的setRunning()方法来唤醒当前线程，来对客户端请求进行处理。 可能你还对setRunning()方法是怎样唤醒线程的有些不明白，那我们现在就进入最后一个类：SimpleThread类，它的源代码如下： //SimpleThread.java 1 class SimpleThread extends Thread 2 { 3 private boolean runningFlag; 4 private String argument; 5 public boolean isRunning() 6 { 7 return runningFlag; 8 } 9 public synchronized void setRunning(boolean flag) 10 { 11 runningFlag = flag; 12 if(flag) 13 this.notify(); 14 } 15 16 public String getArgument() 17 { 18 return this.argument; 19 } 20 public void setArgument(String string) 21 { 22 argument = string; 23 } 24 25 public SimpleThread(int threadNumber) 26 { 27 runningFlag = false; 28 System.out.println("thread " + threadNumber + "started."); 29 } 30 31 public synchronized void run() 32 { 33 try{ 34 wh |
