线程池

1.线程池的作用
对于服务器端的程序，如果服务端每接收到一个任务，创建一个线程，然后进行执行；这样的做法在面对成千上万的任务递交进服务器时，
那么会创建数以万记的线程，这样会时操作系统频繁的进行上下文切换，无故增加系统的负载，而线程的创建和小王都是需要好耗费
系统资源的，也无疑浪费了系统资源。线程池技术（通过使用固定或较为固定数目的线程来完成任务的执行）能够很好地解决这个问题，
消除频繁创建和消亡线程的系统资源开销。
2.线程池的本质
使用了一个线程安全的工作队列连接工作者线程和客户端线程，客户端线程将任务放入工作队列后便返回，而工作者线程则不断地从工作
队列取出工作并执行。当工作队列为空时，所有的工作者线程均等待在工作队列上，当有客户端提交了一个任务之后会通知任意一个工作者
线程，随着大量任务被提交，更多的工作者线程会被唤醒。
3.线程池示例
ThreadPool.java

package concurrency.threadPool;

public interface ThreadPool<Job extends Runnable> {
    //执行一个Job，这个Job需要实现Runnable
    void execute(Job job);
    
    //关闭线程池
    void shutdown();
    
    //增加工作者线程
    void addWorkers(int num);
    
    //减少工作者线程
    void remvoeWorkers(int num);
    
    //得到正在等待执行的任务数量
    int getJobSize();
}

DefaultThreadPool.java

package concurrency.threadPool;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

public class DefaultThreadPool<Job extends Runnable> implements ThreadPool<Job> {
    //线程池最大数量
    private static final int MAX_WORKER_NUMBERS = 10;
    
    //线程池默认数量
    private static final int DEFAULT_WORKER_NUMBERS = 5;
    
    //线程池最小的数量
    private static final int MIN_WORKER_NUMBERS = 1;
    
    //这是一个工作列表，将会向里面插入工作
    private final LinkedList<Job> jobs = new LinkedList<Job>();
    
    //工作者列表
    private final List<Worker> workers = Collections.synchronizedList(new ArrayList<Worker>());
    
    //工作者线程的数量
    private int workerNum = DEFAULT_WORKER_NUMBERS;
    
    //线程编号的生成
    private AtomicLong threadNum = new AtomicLong();
    
    //工作者，负责消费任务
    class Worker implements Runnable{
        //是否工作
        private volatile boolean running = true;
        @Override
        public void run(){
            while(running){
                Job job = null;
                synchronized(jobs){
                    //如果工作者列表是空的，那么就wait
                    while(jobs.isEmpty()){
                        try{
                            jobs.wait();
                        }catch(InterruptedException ex){
                            //感知到外部对WorkerThread的中断操作，返回
                            Thread.currentThread().interrupt();
                            return;
                        }
                    }
                    //取出一个Job
                    job = jobs.removeFirst();
                }
                if(job != null){
                    try{
                        job.run();
                    }catch(Exception ex){
                        //忽略Job执行中的Exception
                    }
                }
            }
        }
        
        public void shutdown(){
            running = false;
        }
    }
    
    //初始化线程工作者
    private void initializeWorkers(int num){
        for(int i = 0; i < num; i++){
            Worker worker = new Worker();
            workers.add(worker);
            Thread thread = new Thread(worker, "ThreadPool-Worker-" + threadNum.incrementAndGet());
            thread.start();
        }
    }
    
    public DefaultThreadPool(){
        initializeWorkers(DEFAULT_WORKER_NUMBERS);
    }
    
    public DefaultThreadPool(int num){
        workerNum = num > MAX_WORKER_NUMBERS ? MAX_WORKER_NUMBERS : num < MIN_WORKER_NUMBERS ? MIN_WORKER_NUMBERS : num;
        initializeWorkers(workerNum);
    }
    
    @Override
    public void execute(Job job) {
        if(job != null){
            //添加一个工作，然后进行通知
            synchronized(jobs){
                jobs.addLast(job);
                jobs.notify();
            }
        }
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        for(Worker worker : workers){
            worker.shutdown();
        }
    }

    @Override
    public void addWorkers(int num) {
        synchronized(jobs){
            //限制新增的Worker数量不能超过最大值
            if(num + this.workerNum > MAX_WORKER_NUMBERS){
                num = MAX_WORKER_NUMBERS - this.workerNum;
            }
            initializeWorkers(num);
            this.workerNum += num;
        }
    }

    @Override
    public void remvoeWorkers(int num) {
        synchronized(jobs){
            if(num >= this.workerNum){
                throw new IllegalArgumentException("beyond workNum");
            }
            //按照给定的数量停止Worker
            int count = 0;
            while(count < num){
                Worker worker = workers.get(count);
                if(workers.remove(worker)){
                    worker.shutdown();
                    count++;
                }
            }
            this.workerNum -= count;
        }
    }

    @Override
    public int getJobSize() {
        return jobs.size();
    }
}

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