Java自定义线程池和线程总数控制

1 概述

池化是常见的思想，线程池是非常典型的池化的实现，《Java并发编程实战》也大篇幅去讲解了Java中的线程池。本文实现一个简单的线程池。

2 核心类

【1】接口定义

public interface IThreadPool<Job extends Runnable> {
	/**
	 * 关闭线程池
	 */
	public void shutAlldown();

	/**
	 * 执行任务
	 * 
	 * @param job 任务
	 */
	public void execute(Job job);

	/**
	 * 添加工作者
	 * 
	 * @param addNum 添加数
	 */
	public void addWorkers(int addNum);

	/**
	 * 减少工作者
	 * 
	 * @param reduceNum 减少数目
	 */
	public void reduceWorkers(int reduceNum);
}

【2】实现类

线程池的核心是维护了1个任务列表和1个工作者列表。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class XYThreadPool<Job extends Runnable> implements IThreadPool<Job> {

	// 默认线程数
	private static int DEAFAULT_SIZE = 5;
	// 最大线程数
	private static int MAX_SIZE = 10;

	// 任务列表
	private LinkedList<Job> tasks = new LinkedList<Job>();
	// 工作线程列表
	private List<Worker> workers = Collections
			.synchronizedList(new ArrayList<Worker>());

	/**
	 * 默认构造函数
	 */
	public XYThreadPool() {
		initWokers(DEAFAULT_SIZE);
	}

	/**
	 * 执行线程数
	 * 
	 * @param threadNums 线程数
	 */
	public XYThreadPool(int workerNum) {
		workerNum = workerNum <= 0 ? DEAFAULT_SIZE
				: workerNum > MAX_SIZE ? MAX_SIZE : workerNum;
		initWokers(workerNum);
	}

	/**
	 * 初始化线程池
	 * 
	 * @param threadNums 线程数
	 */
	public void initWokers(int threadNums) {
		for (int i = 0; i < threadNums; i++) {
			Worker worker = new Worker();
			worker.start();
			workers.add(worker);
		}
		// 添加关闭钩子
		Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {
			public void run() {
				shutAlldown();
			}
		});
	}

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

	@Override
	public void execute(Job job) {
		synchronized (tasks) {
			// 提交任务就是将任务对象加入任务队列，等待工作线程去处理
			tasks.addLast(job);
			tasks.notifyAll();
		}
	}

	@Override
	public void addWorkers(int addNum) {
		// 新线程数必须大于零，并且线程总数不能大于最大线程数
		if ((workers.size() + addNum) <= MAX_SIZE && addNum > 0) {
			initWokers(addNum);
		} else {
			System.out.println("addNum too large");
		}
	}

	@Override
	public void reduceWorkers(int reduceNum) {
		if ((workers.size() - reduceNum <= 0))
			System.out.println("thread num too small");
		else {
			// 暂停指定数量的工作者
			int count = 0;
			while (count != reduceNum) {
				for (Worker w : workers) {
					w.shutdown();
					count++;
				}
			}
		}
	}

	/**
	 * 工作线程
	 */
	class Worker extends Thread {

		private volatile boolean flag = true;

		@Override
		public void run() {
			while (flag) {
				Job job = null;
				// 加锁（若只有一个woker可不必加锁，那就是所谓的单线程的线程池，线程安全）
				synchronized (tasks) {
					// 任务队列为空
					while (tasks.isEmpty()) {
						try {
							// 阻塞，放弃对象锁，等待被notify唤醒
							tasks.wait();
							System.out.println("block when tasks is empty");
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
					// 不为空取出任务
					job = tasks.removeFirst();
					System.out.println("get job:" + job + ",do biz");
					job.run();
				}
			}
		}

		public void shutdown() {
			flag = false;
		}
	}
}

(1) 当调用wait()方法时线程会放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象调用notify()方法后本线程才进入对象锁定池准备

(2) Object的方法：void notify(): 唤醒一个正在等待该对象的线程。void notifyAll(): 唤醒所有正在等待该对象的线程。notifyAll使所有原来在该对象上等待被notify的线程统统退出wait状态，变成等待该对象上的锁，一旦该对象被解锁，它们会去竞争。notify只是选择一个wait状态线程进行通知，并使它获得该对象上的锁，但不惊动其它同样在等待被该对象notify的线程们，当第一个线程运行完毕以后释放对象上的锁，此时如果该对象没有再次使用notify语句，即便该对象已经空闲，其他wait状态等待的线程由于没有得到该对象的通知，继续处在wait状态，直到这个对象发出一个notify或notifyAll，它们等待的是被notify或notifyAll，而不是锁。

3 无需控制线程总数

每调用一次就会创建一个拥有10个线程工作者的线程池。

public class TestService1 {
	public static void main(String[] args) {
		// 启动10个线程
		XYThreadPool<Runnable> pool = new XYThreadPool<Runnable>(10);
		pool.execute(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("====1 test====");
			}
		});	
	}
}

public class TestService2 {
	public static void main(String[] args) {
		// 启动10个线程
		XYThreadPool<Runnable> pool = new XYThreadPool<Runnable>(10);
		pool.execute(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("====2 test====");
			}
		});
	}
}

4 控制线程总数

在项目中所有的线程调用，一般都共用1个固定工作者数大小的线程池。

import javax.annotation.PostConstruct;
import org.springframework.stereotype.Component;
import com.xy.pool.XYThreadPool;

/**
 * 统一线程池管理类 
 */
@Component
public class XYThreadManager {

	private XYThreadPool<Runnable> executorPool;

	@PostConstruct
	public void init() {
		executorPool = new XYThreadPool<Runnable>(10);
	}

	public XYThreadPool<Runnable> getExecutorPool() {
		return executorPool;
	}
}

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service("testService3")
public class TestService3 {
	
	@Autowired
	private XYThreadManager threadManager;
	
	public void test() {
		threadManager.getExecutorPool().execute(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("====3 test====");
			}
		});
	}
}

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service("testService4")
public class TestService4 {
	
	@Autowired
	private XYThreadManager threadManager;
	
	public void test() {
		threadManager.getExecutorPool().execute(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("====4 test====");
			}
		});
	}
}

import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.support.ClassPathXmlApplicationContext;

public class TestMain {

	@SuppressWarnings("resource")
	public static void main(String[] args) {
		ApplicationContext atc = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");

		TestService3 t3 = (TestService3) atc.getBean("testService3");
		t3.test();

		TestService4 t4 = (TestService4) atc.getBean("testService4");
		t4.test();
	}

}