1. public class ThreadPoolManager {   
2.   
3.     private static int DEFAULT_POOL_SIZE = 4;   
4.     private List<WorkThread> threadPool;   
5.     private Queue<Task> taskQueue;   
6.     private int poolSize;   
7.        
8.     public ThreadPoolManager(){   
9.         this(DEFAULT_POOL_SIZE);   
10.     }   
11.        
12.     public ThreadPoolManager(int poolSize){   
13.         if(poolSize <= 0){   
14.             this.poolSize = DEFAULT_POOL_SIZE;   
15.         }else{   
16.             this.poolSize = poolSize;   
17.         }   
18.            
19.         threadPool = new ArrayList<WorkThread>(this.poolSize);   
20.         taskQueue = new ConcurrentLinkedQueue<Task>();   
21.            
22.         startup();   
23.     }   
24.        
25.     /**  
26.      * 启动线程池 开始处理任务  
27.      */  
28.     private void startup(){   
29.         System.out.println("启动工作线程。。。");   
30.         synchronized(taskQueue){   
31.             for(int i = 0; i < DEFAULT_POOL_SIZE; i++){   
32.                 WorkThread workThread = new WorkThread(taskQueue);   
33.                 threadPool.add( workThread );   
34.                 workThread.start();   
35.             }   
36.         }   
37.            
38.     }   
39.        
40.     /**  
41.      * 停止工作线程。工作线程不一定立即停止，只有在线程处于运行状态时会立即停止  
42.      */  
43.     public void shutdown(){   
44.         System.out.println("停止工作线程.");   
45.         synchronized(taskQueue){   
46.             for(int i = 0; i < DEFAULT_POOL_SIZE; i++){   
47.                 threadPool.get(i).shutdown();   
48.             }   
49.         }   
50.     }   
51.        
52.     /**  
53.      * 添加消息到队尾,    
54.      */  
55.     public void addTask(Task task){   
56.         synchronized(taskQueue){   
57.             taskQueue.add(task);   
58.             taskQueue.notifyAll();     
59.         }   
60.     }   
61.   
62. }  

二 工作线程---WorkerThread 顾名思义 它本身就是一个线程，而且是专门用来工作的，工作线程的主要任务是从任务队列中取出任务 然后执行任务

三 任务队列---TaskQueue FIFO数据结构 在出对入队的时候要锁定对象避免两个线程重复处理某任务
在这里我采用的是java提供的ConcurrentLinkedQueue队列，这是一个用链表实现的队 可无限的扩大，具体用法请看doc
用到队列的地方主要有两个 addTask(Task task) 和 Task task = queue.poll();


四 任务接口---Task 任务接口只有一个方法 execute（），使用者只需实现这个接口就可以了

用法：

可以看出用户的使用非常简单
在jdk5中 java提供了线程池
有一点注意 千万不要在servlet中调用线程池 因为servlet本来就是一个线程池

线程池的介绍及简单实现

服务器程序利用线程技术响应客户请求已经司空见惯,可能您认为这样做效率已经很高，但您有没有想过优化一下使用线程的方法。该文章将向您介绍服务器程序如何利用线程池来优化性能并提供一个简单的线程池实现。 线程池的技术背景 在面向对象编程中，创建和销毁对象是很费时间的，因为创建一个对象要获取内存资源或者其它更多资源。在Java中更是如此，虚拟机将试图跟踪每一个对象，以便能够在对象销毁后进行垃圾回收。所以提高服务程序效率的一个手段就是尽可能减少创建和销毁对象的次数，特别是一些很耗资源的对象创建和销毁。如何利用已有对象来服务就是一个需要解决的关键问题，其实这就是一些"池化资源"技术产生的原因。比如大家所熟悉的数据库连接池正是遵循这一思想而产生的，本文将介绍的线程池技术同样符合这一思想。 目前，一些著名的大公司都特别看好这项技术，并早已经在他们的产品中应用该技术。比如IBM的WebSphere，IONA的Orbix 2000在SUN的 Jini中，Microsoft的MTS（Microsoft Transaction Server 2.0），COM+等。 现在您是否也想在服务器程序应用该项技术? 线程池技术如何提高服务器程序的性能 我所提到服务器程序是指能够接受客户请求并能处理请求的程序，而不只是指那些接受网络客户请求的网络服务器程序。 多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题，它可以显著减少处理器单元的闲置时间，增加处理器单元的吞吐能力。但如果对多线程应用不当，会增加对单个任务的处理时间。可以举一个简单的例子： 假设在一台服务器完成一项任务的时间为T T1 创建线程的时间 T2 在线程中执行任务的时间，包括线程间同步所需时间 T3 线程销毁的时间 显然T ＝ T1＋T2＋T3。注意这是一个极度简化的假设。 可以看出T1,T3是多线程本身的带来的开销，我们渴望减少T1,T3所用的时间，从而减少T的时间。但一些线程的使用者并没有注意到这一点，所以在程序中频繁的创建或销毁线程，这导致T1和T3在T中占有相当比例。显然这是突出了线程的弱点（T1，T3），而不是优点（并发性）。 线程池技术正是关注如何缩短或调整T1,T3时间的技术，从而提高服务器程序性能的。它把T1，T3分别安排在服务器程序的启动和结束的时间段或者一些空闲的时间段，这样在服务器程序处理客户请求时，不会有T1，T3的开销了。 线程池不仅调整T1,T3产生的时间段，而且它还显著减少了创建线程的数目。在看一个例子： 假设一个服务器一天要处理50000个请求，并且每个请求需要一个单独的线程完成。我们比较利用线程池技术和不利于线程池技术的服务器处理这些请求时所产生的线程总数。在线程池中，线程数一般是固定的，所以产生线程总数不会超过线程池中线程的数目或者上限（以下简称线程池尺寸），而如果服务器不利用线程池来处理这些请求则线程总数为50000。一般线程池尺寸是远小于50000。所以利用线程池的服务器程序不会为了创建50000而在处理请求时浪费时间，从而提高效率。 这些都是假设，不能充分说明问题，下面我将讨论线程池的简单实现并对该程序进行对比测试，以说明线程技术优点及应用领域。 线程池的简单实现及对比测试 一般一个简单线程池至少包含下列组成部分。 线程池管理器（ThreadPoolManager）:用于创建并管理线程池 工作线程（WorkThread）: 线程池中线程 任务接口（Task）:每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行。 任务队列:用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。 线程池管理器至少有下列功能：创建线程池，销毁线程池，添加新任务创建线程池的部分代码如下： … //create threads synchronized(workThreadVector) { for(int j = 0; j < i; j++) { threadNum++; WorkThread workThread = new WorkThread(taskVector, threadNum); workThreadVector.addElement(workThread); } } … 注意同步workThreadVector并没有降低效率，相反提高了效率,请参考Brian Goetz的文章。 销毁线程池的部分代码如下： … while(!workThreadVector.isEmpty()) { if(debugLevel > 2) System.out.println("stop:"+(i)); i++; try { WorkThread workThread = (WorkThread)workThreadVector.remove(0); workThread.closeThread(); continue; } catch(Exception exception) { if(debugLevel > 2) exception.printStackTrace(); } break; } … 添加新任务的部分代码如下： … synchronized(taskVector) { taskVector.addElement(taskObj); taskVector.notifyAll(); } … 工作线程是一个可以循环执行任务的线程，在没有任务时将等待。由于代码比较多在此不罗列. 任务接口是为所有任务提供统一的接口，以便工作线程处理。任务接口主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等。在文章结尾有相关代码的下载。 以上所描述的线程池结构很简单，一些复杂的线程池结构将不再此讨论。 在下载代码中有测试驱动程序（TestThreadPool），我利用这个测试程序的输出数据统计出下列测试结果。测试有两个参数要设置： 线程池中线程数，即线程池尺寸。 要完成的任务数。 分别将一个参数固定，另一个参数变动以考察两个参数所产生的不同结果。所用测试机器分别为普通PC机（Win2000 JDK1.3.1）和SUN服务器(Solaris Unix JDK1.3.1)，机器配置在此不便指明。 表1:测试数据及对应结果 线程池尺寸 任务数 没有应用线程池所用的时间（单位:毫秒，OS:win） 应用线程池所用的时间（单位:毫秒，OS:win） 没有应用线程池所用的时间（单位:毫秒，OS:Solaris） 应用线程池所用的时间（单位:毫秒，OS:Solaris） 1 5000 3896 130 6513 327 2 5000 3455 151 6221 659 4 5000 3425 120 5448 433 8 5000 3475 160 5769 1478 16 5000 3505 211 5785 1970 32 5000 3455 251 6403 875 64 5000 3595 501 5182 1103 128 5000 3515 881 5154 405 256 5000 3495 3104 5502 1589 512 5000 3425 5488 5667 1262 16 1 20 0 22 3 16 2 20 20 21 13 16 4 20 10 27 10 16 8 20 20 22 24 16 16 30 20 29 48 16 32 40 20 46 108 16 64 60 20 72 199 16 128 110 20 148 335 16 256 201 20 252 132 16 512 411 40 522 382 16 1024 811 71 1233 610 16 2048 1552 80 2045 135 16 4096 2874 250 4828 787 图1.线程池的尺寸的对服务器程序的性能影响 根据以上统计数据可得出下图： 图2.任务数对服务器程序的冲击 数据分析如下： 图1是改变线程池尺寸对服务器性能的影响，在该测试过程中，服务器的要完成的任务数固定为为5000。从图1中可以看出合理配置线程池尺寸对于大量任务处理的效率有非常明显的提高，但是一旦尺寸选择不合理（过大或过小）就会严重降低影响服务器性能。理论上"过小"将出现任务不能及时处理的情况,但在图表中显示出某些小尺寸的线程池表现很好，这是因为测试驱动中有很多线程同步开销，且这个开销相对于完成单个任务的时间是不能忽略的。"过大"则会出现线程间同步开销太大的问题，而且在线程间切换很耗CPU时间，在图表显示的很清楚。可见任何一个好技术，如果滥用都会造成灾难性后果。 图2是用不同数量的任务来冲击服务器程序，在该测试过程中，服务器线程池尺寸固定为16。可以看出线程池在处理少量任务时的优势不明显。所以线程池技术有一定的适应范围，关于适用范围将在后面讨论。但对于大量的任务的处理，线程池的优势表现非常卓越，服务器程序处理请求的时间虽然有波动，但是其平均值相对小多了。 值得注意的是测试方案中，统计任务的完成时间没有包含了创建线程池的时间。在实际线程池工作时，即利用线程池处理任务时，创建线程池的时间是不必计算在内的。 由于测试驱动程序有很多同步代码，特别是等待线程执行完毕的同步（代码中为sleepToWait(long l)方法的调用），这些代码降低了代码执行效率，这是测试驱动一个缺点，但这个测试驱动可以说明线程池相对于简单使用线程的优势。 关于高级线程池的探讨 简单线程池存在一些问题，比如如果有大量的客户要求服务器为其服务，但由于线程池的工作线程是有限的，服务器只能为部分客户服务，其它客户提交的任务，只能在任务队列中等待处理。一些系统设计人员可能会不满这种状况，因为他们对服务器程序的响应时间要求比较严格，所以在系统设计时可能会怀疑线程池技术的可行性，但是线程池有相应的解决方案。调整优化线程池尺寸是高级线程池要解决的一个问题。主要有下列解决方案： 方案一：动态增加工作线程 在一些高级线程池中一般提供一个可以动态改变的工作线程数目的功能，以适应突发性的请求。一旦请求变少了将逐步减少线程池中工作线程的数目。当然线程增加可以采用一种超前方式，即批量增加一批工作线程，而不是来一个请求才建立创建一个线程。批量创建是更加有效的方式。该方案还有应该限制线程池中工作线程数目的上限和下限。否则这种灵活的方式也就变成一种错误的方式或者灾难，因为频繁的创建线程或者短时间内产生大量的线程将会背离使用线程池原始初衷--减少创建线程的次数。 举例：Jini中的TaskManager，就是一个精巧线程池管理器，它是动态增加工作线程的。SQL Server采用单进程(Single Process)多线程(Multi-Thread)的系统结构，1024个数量的线程池，动态线程分配，理论上限32767。 方案二：优化工作线程数目 如果不想在线程池应用复杂的策略来保证工作线程数满足应用的要求，你就要根据统计学的原理来统计客户的请求数目，比如高峰时段平均一秒钟内有多少任务要求处理，并根据系统的承受能力及客户的忍受能力来平衡估计一个合理的线程池尺寸。线程池的尺寸确实很难确定，所以有时干脆用经验值。 举例：在MTS中线程池的尺寸固定为100。 方案三：一个服务器提供多个线程池 在一些复杂的系统结构会采用这个方案。这样可以根据不同任务或者任务优先级来采用不同线程池处理。 举例：COM+用到了多个线程池。 这三种方案各有优缺点。在不同应用中可能采用不同的方案或者干脆组合这三种方案来解决实际问题。 线程池技术适用范围及应注意的问题 下面是我总结的一些线程池应用范围,可能是不全面的。 线程池的应用范围： 需要大量的线程来完成任务，且完成任务的时间比较短。 WEB服务器完成网页请求这样的任务，使用线程池技术是非常合适的。因为单个任务小，而任务数量巨大，你可以想象一个热门网站的点击次数。 但对于长时间的任务，比如一个Telnet连接请求，线程池的优点就不明显了。因为Telnet会话时间比线程的创建时间大多了。 对性能要求苛刻的应用，比如要求服务器迅速相应客户请求。 接受突发性的大量请求，但不至于使服务器因此产生大量线程的应用。突发性大量客户请求，在没有线程池情况下，将产生大量线程，虽然理论上大部分操作系统线程数目最大值不是问题，短时间内产生大量线程可能使内存到达极限，并出现"OutOfMemory"的错误。 本文只是简单介绍线程池技术。可以看出线程池技术对于服务器程序的性能改善是显著的。线程池技术在服务器领域有着广泛的应用前景。希望这项技术能够应用到您的多线程服务程序中。

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4.2　　　　框架与结构
下面让我们来看看util.concurrent的框架结构。关于这个工具包概述的e文原版链接地址是http: //gee.cs.oswego.edu/dl/cpjslides/util.pdf。该工具包主要包括三大部分：同步、通道和线程池执行器。第一部分 主要是用来定制锁，资源管理，其他的同步用途；通道则主要是为缓冲和队列服务的；线程池执行器则提供了一组完善的复杂的线程池实现。
--主要的结构如下图所示

4.2.1 Sync
acquire/release协议的主要接口
- 用来定制锁，资源管理，其他的同步用途
- 高层抽象接口
- 没有区分不同的加锁用法

实现
-Mutex, ReentrantLock, Latch, CountDown,Semaphore, WaiterPreferenceSemaphore, FIFOSemaphore, PrioritySemaphore
还有，有几个简单的实现，例如ObservableSync, LayeredSync

举例：如果我们要在程序中获得一独占锁，可以用如下简单方式：
try {
lock.acquire();
try {
action();
}
finally {
lock.release();
}
}catch（Exception e）{
}

程序中,使用lock对象的acquire()方法获得一独占锁，然后执行您的操作，锁用完后，使用release()方法释放之即可。呵呵，简单吧，想 想看，如果您亲自撰写独占锁，大概会考虑到哪些问题？如果关键的锁得不到怎末办？用起来是不是会复杂很多？而现在，以往的很多细节和特殊异常情况在这里都 无需多考虑，您尽可以把精力花在解决您的应用问题上去。

4.2.2 通道(Channel)
为缓冲，队列等服务的主接口

具体实现
LinkedQueue, BoundedLinkedQueue,BoundedBuffer, BoundedPriorityQueue, SynchronousChannel, Slot

通道例子
class Service { // ...
final Channel msgQ = new LinkedQueue();
public void serve() throws InterruptedException {
String status = doService();
msgQ.put(status);
}
public Service() { // start background thread
Runnable logger = new Runnable() {
public void run() {
try {
for(;;)
System.out.println(msqQ.take());
}
catch(InterruptedException ie) {} }
};
new Thread(logger).start();
}
}
在后台服务器中，缓冲和队列都是最常用到的。试想，如果对所有远端的请求不排个队列，让它们一拥而上的去争夺cpu、内存、资源，那服务器瞬间不当掉才怪。而在这里，成熟的队列和缓冲实现已经提供，您只需要对其进行正确初始化并使用即可，大大缩短了开发时间。

4.2.3执行器(Executor)
Executor是这里最重要、也是我们往往最终写程序要用到的，下面重点对其进行介绍。
类似线程的类的主接口
- 线程池
- 轻量级运行框架
- 可以定制调度算法

只需要支持execute(Runnable r)
- 同Thread.start类似

实现
- PooledExecutor, ThreadedExecutor, QueuedExecutor, FJTaskRunnerGroup

PooledExecutor（线程池执行器）是个最常用到的类，以它为例：
可修改得属性如下：
- 任务队列的类型
- 最大线程数
- 最小线程数
- 预热(预分配)和立即(分配)线程
- 保持活跃直到工作线程结束
-- 以后如果需要可能被一个新的代替
- 饱和(Saturation)协议
-- 阻塞，丢弃，生产者运行，等等

可不要小看上面这数条属性，对这些属性的设置完全可以等同于您自己撰写的线程池的成百上千行代码。下面以笔者撰写过得一个GIS服务器为例：
该GIS服务器是一个典型的“请求－服务”类型的服务器，遵循后端程序设计的一般框架。首先对所有的请求按照先来先服务排入一个请求队列，如果瞬间到达的 请求超过了请求队列的容量，则将溢出的请求转移至一个临时队列。如果临时队列也排满了，则对以后达到的请求给予一个“服务器忙”的提示后将其简单抛弃。这 个就够忙活一阵的了。
然后，结合链表结构实现一个线程池，给池一个初始容量。如果该池满，以x2的策略将池的容量动态增加一倍，依此类推，直到总线程数服务达到系统能力上限， 之后线程池容量不在增加，所有请求将等待一个空余的返回线程。每从池中得到一个线程，该线程就开始最请求进行GIS信息的服务，如取坐标、取地图，等等。 服务完成后，该线程返回线程池继续为请求队列离地后续请求服务，周而复始。当时用矢量链表来暂存请求，用wait()、 notify() 和 synchronized等原语结合矢量链表实现线程池，总共约600行程序，而且在运行时间较长的情况下服务器不稳定，线程池被取用的线程有异常消失的 情况发生。而使用util.concurrent相关类之后，仅用了几十行程序就完成了相同的工作而且服务器运行稳定，线程池没有丢失线程的情况发生。由 此可见util.concurrent包极大的提高了开发效率，为项目节省了大量的时间。
使用PooledExecutor例子
import java.net.*;
/**
* Title:
* Description: 负责初始化线程池以及启动服务器
* Copyright: Copyright (c) 2003
* Company:
* @author not attributable
* @version 1.0
*/
public class MainServer {
//初始化常量
public static final int MAX_CLIENT=100; //系统最大同时服务客户数
//初始化线程池
public static final PooledExecutor pool =
new PooledExecutor(new BoundedBuffer(10), MAX_CLIENT); //chanel容量为10,
//在这里为线程池初始化了一个
//长度为10的任务缓冲队列。

public MainServer() {
//设置线程池运行参数
pool.setMinimumPoolSize(5); //设置线程池初始容量为5个线程
pool.discardOldestWhenBlocked();//对于超出队列的请求，使用了抛弃策略。
pool.createThreads(2); //在线程池启动的时候，初始化了具有一定生命周期的2个“热”线程
}

public static void main(String[] args) {
MainServer MainServer1 = new MainServer();
new HTTPListener().start();//启动服务器监听和处理线程
new manageServer().start();//启动管理线程
}
}



类HTTPListener
import java.net.*;
/**
* Title:
* Description: 负责监听端口以及将任务交给线程池处理
* Copyright: Copyright (c) 2003
* Company:
* @author not attributable
* @version 1.0
*/
public class HTTPListener extends Thread{
public HTTPListener() {
}
public void run(){
try{
ServerSocket server=null;
Socket clientconnection=null;
server = new ServerSocket(8008);//服务套接字监听某地址端口对
while(true){//无限循环
clientconnection =server.accept();
System.out.println("Client connected in!");
//使用线程池启动服务
MainServer.pool.execute(new HTTPRequest(clientconnection));//如果收到一个请求，则从线程池中取一个线程进行服务，任务完成后，该线程自动返还线程池
}
}catch(Exception e){
System.err.println("Unable to start serve listen:"+e.getMessage());
e.printStackTrace();
}
}
}

关于util.concurrent工具包就有选择的介绍到这，更详细的信息可以阅读这些java源代码的API文档。Doug Lea是个很具有“open”精神的作者，他将util.concurrent工具包的java源代码全部公布出来，有兴趣的读者可以下载这些源代码并细 细品味。

5　　　　结束语
以上内容介绍了线程池基本原理以及设计后台服务程序应考虑到的问题，并结合实例详细介绍了重要的多线程开发工具包util.concurrent的构架和使用。结合使用已有完善的开发包，后端服务程序的开发周期将大大缩短，同时程序性能也有了保障。



参考文献
[1] Chad Darby,etc. 《Beginning Java Networking》. 电子工业出版社. 2002年3月.
[2] util.concurrent 说明文件 http://gee.cs.oswego.edu/dl/cpjslides/util.pdf
[3] 幸勇.线程池的介绍及简单实现.http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/l-threadPool/index.shtml
2002年8月
[4]BrianGoetz. 我的线程到哪里去了http://www-900.cn.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp0924/index.shtml

Util.concurrent工具包概述
Doug Lea
State University of New York at Oswego
dl@cs.oswego.edu

http://gee.cs.oswego.edu

翻译：

Cocia Lin(cocia@163.com)

Huihoo.org

原文

http://gee.cs.oswego.edu/dl/cpjslides/util.pdf

要点
–目标和结构

–主要的接口和实现

Sync:获得/释放(acquire/release) 协议

Channel:放置/取走(put/take) 协议

Executor:执行Runnable任务

–每一个部分都有一些关联的接口和支持类

–简单的涉及其他的类和特性

目标
–一些简单的接口

-但是覆盖大部分程序员需要小心处理代码的问题

– 高质量实现

-正确的，保守的，有效率的，可移植的

–可能作为将来标准的基础

-获取经验和收集反馈信息

Sync
– acquire/release协议的主要接口

-用来定制锁，资源管理，其他的同步用途

- 高层抽象接口

- 没有区分不同的加锁用法

–实现

-Mutex, ReentrantLock, Latch, CountDown,Semaphore, WaiterPreferenceSemaphore,FIFOSemaphore, PrioritySemaphore

n 还有，有几个简单的实现，例如ObservableSync, LayeredSync

独占锁
try {

lock.acquire();

try {

action();

}

finally {

lock.release();

}

}

catch (InterruptedException ie) { ... }

– Java同步块不适用的时候使用它

- 超时，回退(back-off)

- 确保可中断

- 大量迅速锁定

- 创建Posix风格应用(condvar)

独占例子
class ParticleUsingMutex {

int x; int y;

final Random rng = new Random();

final Mutex mutex = new Mutex();

public void move() {

try {

mutex.acquire();

try { x += rng.nextInt(2)-1; y += rng.nextInt(2)-1; }

finally { mutex.release(); }

}

catch (InterruptedException ie) {

Thread.currentThread().interrupt(); }

}

public void draw(Graphics g) {

int lx, ly;

try {

mutex.acquire();

try { lx = x; ly = y; }

finally { mutex.release(); }

}

catch (InterruptedException ie) {

Thread.currentThread().interrupt(); return; }

g.drawRect(lx, ly, 10, 10);

}

}

回退(Backoff)例子
class CellUsingBackoff {

private long val;

private final Mutex mutex = new Mutex();

void swapVal(CellUsingBackoff other)

throws InterruptedException {

if (this == other) return; // alias check

for (;;) {

mutex.acquire();

try {

I f (other.mutex.attempt(0)) {

try {

long t = val;

val = other.val;

other.val = t;

return;

}

finally { other.mutex.release(); }

}

}

finally { mutex.release(); };

Thread.sleep(100); // heuristic retry interval

}

}

}

读写锁
interface ReadWriteLock {

Sync readLock();

Sync writeLock();

}

– 管理一对锁

- 和普通的锁一样的使用习惯

– 对集合类很有用

-半自动的方式实现SyncSet, SyncMap, …

– 实现者使用不同的锁策略

- WriterPreference, ReentrantWriterPreference,

ReaderPreference, FIFO

ReadWriteLock例子
– 示范在读写锁中执行任何Runnable的包装类

class WithRWLock {

final ReadWriteLock rw;

public WithRWLock(ReadWriteLock l) { rw = l; }

public void performRead(Runnable readCommand)

throws InterruptedException {

rw.readLock().acquire();

try { readCommand.run(); }

finally { rw.readlock().release(); }

}

public void performWrite(…) // similar

}

闭锁(Latch)
– 闭锁是开始时设置为false,但一旦被设置为true，他将永远保持true状态

- 初始化标志

- 流结束定位

- 线程中断

- 事件出发指示器

– CountDown和他有点类似，不同的是，CountDown需要一定数量的触发设置，而不是一次

– 非常简单，但是广泛使用的类

- 替换容易犯错的开发代码

Latch Example 闭锁例子
class Worker implements Runnable {

Latch startSignal;

Worker(Latch l) { startSignal = l; }

public void run() {

startSignal.acquire();

// … doWork();

}

}

class Driver { // …

void main() {

Latch ss = new Latch();

for (int i = 0; i < N; ++i) // make threads

new Thread(new Worker(ss)).start();

doSomethingElse(); // don’t let run yet

ss.release(); // now let all threads proceed

}

}

信号(Semaphores)
-- 服务于数量有限的占有者

- 使用许可数量构造对象(通常是0)

- 如果需要一个许可才能获取，等待，然后取走一个许可

- 释放的时候将许可添加回来

-- 但是真正的许可并没有转移(But no actual permits change hands.)

- 信号量仅仅保留当前的计数值

-- 应用程序

- 锁：一个信号量可以被用作互斥体(mutex)

- 一个独立的等待缓存或者资源控制的操作

- 设计系统是想忽略底层的系统信号

-- (phores ‘remember’ past signals)记住已经消失的信号量

信号量例子
class Pool {

ArrayList items = new ArrayList();

HashSet busy = new HashSet();

final Semaphore available;

public Pool(int n) {

available = new Semaphore(n);

// … somehow initialize n items …;

}

public Object getItem() throws InterruptedException {

available.acquire();

return doGet();

}

public void returnItem(Object x) {

if (doReturn(x)) available.release();

}

synchronized Object doGet() {

Object x = items.remove(items.size()-1);

busy.add(x); // put in set to check returns

return x;

}

synchronized boolean doReturn(Object x) {

return busy.remove(x); // true if was present

}

}

屏障(Barrier)
– 多部分同步接口

- 每一部分都必须等待其他的分不撞倒屏障

– CyclicBarrier类

- CountDown的一个可以重新设置的版本

- 对于反复划分算法很有用(iterative partitioning algorithms)

– Rendezvous类

- 一个每部分都能够和其他部分交换信息的屏障

- 行为类似同时的在一个同步通道上put和take

- 对于资源交换协议很有用(resource-exchange protocols)

通道(Channel)
–为缓冲，队列等服务的主接口

– 具体实现

- LinkedQueue, BoundedLinkedQueue,BoundedBuffer, BoundedPriorityQueue,SynchronousChannel, Slot

通道属性
– 被定义为Puttable和Takable的子接口

- 允许安装生产者/消费者模式执行

– 支持可超时的操作offer和poll

- 当超时值是0时，可能会被阻塞

- 所有的方法能够抛出InterruptedException异常

– 没有接口需要size方法

- 但是一些实现定义了这个方法

- BoundedChannel有capacity方法

通道例子
class Service { // …

final Channel msgQ = new LinkedQueue();

public void serve() throws InterruptedException {

String status = doService();

msgQ.put(status);

}

public Service() { // start background thread

Runnable logger = new Runnable() {

public void run() {

try {

for(;;)

System.out.println(msqQ.take());

}

catch(InterruptedException ie) {} }

};

new Thread(logger).start();

}

}

运行器(Executor)
– 类似线程的类的主接口

- 线程池

- 轻量级运行框架

- 可以定制调度算法

– 只需要支持execute(Runnable r)

- 同Thread.start类似

– 实现

- PooledExecutor, ThreadedExecutor,QueuedExecutor, FJTaskRunnerGroup

- 相关的ThreadFactory类允许大多数的运行器通过定制属性使用线程

PooledExecutor
– 一个可调的工作者线程池，可修改得属性如下：

- 任务队列的类型

- 最大线程数

- 最小线程数

- 预热(预分配)和立即(分配)线程

- 保持活跃直到工作线程结束

– 以后如果需要可能被一个新的代替

- 饱和(Saturation)协议

– 阻塞，丢弃，生产者运行，等等

PooledExecutor例子
class WebService {

public static void main(String[] args) {

PooledExecutor pool =

new PooledExecutor(new BoundedBuffer(10), 20);

pool.createThreads(4);

try {

ServerSocket socket = new ServerSocket(9999);

for (;;) {

final Socket connection = socket.accept();

pool.execute(new Runnable() {

public void run() {

new Handler().process(connection);

}});

}

}

catch(Exception e) { } // die

}

}

class Handler { void process(Socket s); }

前景(Future)和可调用(Callable)
– Callabe是类似于Runnable的接口，用来作为参数和传递结果

interface Callable {

Object call(Object arg) throws Exception;

}

– FutureResult管理Callable的异步执行

class FutureResult { // …

// block caller until result is ready

public Object get()

throws InterruptedException, InvocationTargetException;

public void set(Object result); // unblocks get

// create Runnable that can be used with an Executor

public Runnable setter(Callable function);

}

FutureResult例子
class ImageRenderer { Image render(byte[] raw); }

class App { // …

Executor executor = …; // any executor

ImageRenderer renderer = new ImageRenderer();

public void display(byte[] rawimage) {

try {

FutureResult futureImage = new FutureResult();

Runnable cmd = futureImage.setter(new Callable(){

public Object call() {

return renderer.render(rawImage);

}});

executor.execute(cmd);

drawBorders(); // do other things while executing

drawCaption();

drawImage((Image)(futureImage.get())); // use future

}

catch (Exception ex) {

cleanup();

return;

}

}

}

其他的类
– CopyOnWriteArrayList

- 支持整个集合复制时每一个修改的无锁访问

- 适合大多数的多路广播应用程序

– 工具包还包括了一个java.beans多路广播类的COW版本

– SynchronizedDouble, SynchronizedInt,SynchronizedRef, etc

- 类似于java.lang.Double，提供可变操作的同步版本.例如，addTo,inc

- 添加了一些象swap,commit这样的实用操作

未来计划
– 并发数据构架

- 一组繁重线程连接环境下有用的工具集合

–支持侧重I/O的程序

- 事件机制的IO系统

– 小版本的实现

- 例如SingleSourceQueue

–小幅度的改善

- 使运行器更容易使用

– 替换

- JDK1.3 java.util.Timer 被ClockDaemon取代