隔叶黄莺 The Blog of Unmi

多线程下载由来已久，如 FlashGet、NetAnts 等工具，它们都是依懒于 HTTP 协议的支持(Range 字段指定请求内容范围)，首先能读取出请求内容 (即欲下载的文件) 的大小，划分出若干区块，把区块分段分发给每个线程去下载，线程从本段起始处下载数据及至段尾，多个线程下载的内容最终会写入到同一个文件中。

只研究有用的，工作中的需求：要把多个任务分派给多个线程去执行，这其中就会有一个任务列表指派到线程的策略思考：已知：1. 一个待执行的任务列表，2. 指定要启动的线程数；问题是：每个线程实际要执行哪些任务。

策略是：任务列表连续按线程数分段，先保证每线程平均能分配到的任务数，余下的任务从前至后依次附加到线程中--只是数量上，实际每个线程执行的任务都还是连续的。如果出现那种僧多(线程) 粥(任务) 少的情况，实际启动的线程数就等于任务数，一挑一。这里只实现了每个线程各扫自家门前雪，动作快的完成后眼见别的线程再累都是爱莫能助。

实现及演示代码如下：由三个类实现，写在了一个 java 文件中：TaskDistributor 为任务分发器，Task 为待执行的任务，WorkThread 为自定的工作线程。代码中运用了命令模式，如若能配以监听器，用上观察者模式来控制 UI 显示就更绝妙不过了，就能实现像下载中的区块着色跳跃的动感了，在此定义下一步的着眼点了。

代码中有较为详细的注释，看这些注释和执行结果就很容易理解的。main() 是测试方法

package com.unmi.common; import java.util.ArrayList; import java.util.List; /** * 指派任务列表给线程的分发器 * @author Unmi * QQ: 1125535 Email: fantasia@sina.com * MSN: kypfos@msn.com 2008-03-25 */ public class TaskDistributor { /** * 测试方法 * @param args */ public static void main(String[] args) { //初始化要执行的任务列表 List<Task> taskList = new ArrayList<Task>(); for (int i = 0; i < 108; i++) { taskList.add(new Task(i)); } //设定要启动的工作线程数为 5 个 int threadCount = 5; List<Task>[] taskListPerThread = distributeTasks(taskList, threadCount); System.out.println("实际要启动的工作线程数："+taskListPerThread.length); for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) { Thread workThread = new WorkThread(taskListPerThread[i],i); workThread.start(); } } /** * 把 List 中的任务分配给每个线程，先平均分配，剩于的依次附加给前面的线程 * 返回的数组有多少个元素 (List<Task>) 就表明将启动多少个工作线程 * @param taskList 待分派的任务列表 * @param threadCount 线程数 * @return 列表的数组，每个数组中存有该线程要执行的任务列表 */ public static List<Task>[] distributeTasks(List<Task> taskList, int threadCount) { // 每个线程至少要执行的任务数,假如不为零则表示每个线程都会分配到任务 int minTaskCount = taskList.size() / threadCount; // 平均分配后还剩下的任务数，不为零则还有任务依个附加到前面的线程中 int remainTaskCount = taskList.size() % threadCount; // 实际要启动的线程数,如果工作线程比任务还多 // 自然只需要启动与任务相同个数的工作线程，一对一的执行 // 毕竟不打算实现了线程池，所以用不着预先初始化好休眠的线程 int actualThreadCount = minTaskCount > 0 ? threadCount : remainTaskCount; // 要启动的线程数组，以及每个线程要执行的任务列表 List<Task>[] taskListPerThread = new List[actualThreadCount]; int taskIndex = 0; //平均分配后多余任务，每附加给一个线程后的剩余数，重新声明与 remainTaskCount //相同的变量，不然会在执行中改变 remainTaskCount 原有值，产生麻烦 int remainIndces = remainTaskCount; for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) { taskListPerThread[i] = new ArrayList<Task>(); // 如果大于零，线程要分配到基本的任务 if (minTaskCount > 0) { for (int j = taskIndex; j < minTaskCount + taskIndex; j++) { taskListPerThread[i].add(taskList.get(j)); } taskIndex += minTaskCount; } // 假如还有剩下的，则补一个到这个线程中 if (remainIndces > 0) { taskListPerThread[i].add(taskList.get(taskIndex++)); remainIndces--; } } // 打印任务的分配情况 for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) { System.out.println("线程 " + i + " 的任务数：" + taskListPerThread[i].size() + " 区间[" + taskListPerThread[i].get(0).getTaskId() + "," + taskListPerThread[i].get(taskListPerThread[i].size() - 1).getTaskId() + "]"); } return taskListPerThread; } } /** * 要执行的任务，可在执行时改变它的某个状态或调用它的某个操作 * 例如任务有三个状态，就绪，运行，完成，默认为就绪态 * 要进一步完善，可为 Task 加上状态变迁的监听器，因之决定UI的显示 */ class Task { public static final int READY = 0; public static final int RUNNING = 1; public static final int FINISHED = 2; private int status; //声明一个任务的自有业务含义的变量，用于标识任务 private int taskId; //任务的初始化方法 public Task(int taskId){ this.status = READY; this.taskId = taskId; } /** * 执行任务 */ public void execute() { // 设置状态为运行中 setStatus(Task.RUNNING); System.out.println("当前线程 ID 是：" + Thread.currentThread().getName() +" | 任务 ID 是："+this.taskId); // 附加一个延时 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 执行完成，改状态为完成 setStatus(FINISHED); } public void setStatus(int status) { this.status = status; } public int getTaskId() { return taskId; } } /** * 自定义的工作线程，持有分派给它执行的任务列表 */ class WorkThread extends Thread { //本线程待执行的任务列表，你也可以指为任务索引的起始值 private List<Task> taskList = null; private int threadId; /** * 构造工作线程，为其指派任务列表，及命名线程 ID * @param taskList 欲执行的任务列表 * @param threadId 线程 ID */ public WorkThread(List<Task> taskList,int threadId) { this.taskList = taskList; this.threadId = threadId; } /** * 执行被指派的所有任务 */ public void run() { for (Task task : taskList) { task.execute(); } } }
执行结果如下，注意观察每个线程分配到的任务数量及区间。直到所有的线程完成了所分配到的任务后程序结束：

线程 0 的任务数：22  区间[0,21]
线程 1 的任务数：22  区间[22,43]
线程 2 的任务数：22  区间[44,65]
线程 3 的任务数：21  区间[66,86]
线程 4 的任务数：21  区间[87,107]
实际要启动的工作线程数：5
当前线程 ID 是：Thread-0 | 任务 ID 是：0
当前线程 ID 是：Thread-1 | 任务 ID 是：22
当前线程 ID 是：Thread-2 | 任务 ID 是：44
当前线程 ID 是：Thread-3 | 任务 ID 是：66
当前线程 ID 是：Thread-4 | 任务 ID 是：87
当前线程 ID 是：Thread-0 | 任务 ID 是：1
当前线程 ID 是：Thread-1 | 任务 ID 是：23
当前线程 ID 是：Thread-2 | 任务 ID 是：45
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上面坦白来只算是基本功夫，贴出来还真见笑了。还有更为复杂的功能：

像多线程的下载工具的确更充分利用了网络资源，而且像 FlashGet、NetAnts 都实现了：假如某个线程下载完了欲先所分配段的内容之后，会帮其他线程下载未完成数据，直到任务完成；或某一下载线程的未完成段区间已经很小了，用不着别人来帮忙时，这就涉及到任务的进一步分配。再如，以上两个工具都能动态增加、减小或中止线程，越说越复杂了，它们原本比这复杂多了，这些实现可能定义各种队列来实现，如未完成任务队列、下载中任务队列和已完成队列。难以细究了。