java 可重启线程及线程池类的设计
发布日期:2021-07-19 12:29:46 浏览次数:12 分类:技术文章

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了解JAVA多线程编程的人都知道,要产生一个线程有两种方法,一是类直接继承Thread类并实现其run()方法;二是类实现Runnable接口并实现其run()方法,然后新建一个以该类为构造方法参数的Thread,类似于如下形式: Thread t=new Thread(myRunnable)。而最终使线程启动都是执行Thread类的start()方法。
        在JAVA中,一个线程一旦运行完毕,即执行完其run()方法,就不可以重新启动了。此时这个线程对象也便成了无用对象,等待垃圾回收器的回收。下次想再启动这个线程时,必须重新new出一个线程对象再start之。频繁地创建和销毁对象不仅影响运行效率,还可能因无用线程对象来不及被回收而产生大量的垃圾内存,在存储空间和处理速度都相对受限的移动平台上这种影响尤为显著。那么,能否重新设计一种线程类,使其能够被反复启动而无需频繁地创建和销毁对象呢?
        当然可以。下面我就介绍一下对这个“可重启线程”类的设计。


首先必须明确,如果仍是把想要线程去做的任务直接放在线程的run()方法中,是无论如何无法达成目的的,因为就像上面已经说的,JAVA的线程类一旦执行完run()方法就无法再启动了。所以唯一可行的办法是,把用户程序要做的run()方法(不妨称作“用户过程”)套在线程实际的run()方法内部的while循环体内,当用户过程执行完后使线程wait。当调用restart方法重启线程时,实际就是唤醒等待中的线程使之开始下一次while循环。大致的思想确定了,下面的代码就很好理解了:

public class ReusableThread implements Runnable {  //线程状态监听者接口    public interface ThreadStateListener {        public abstract void onRunOver(ReusableThread thread);//当用户过程执行完毕后调用的方法    }        public static final byte STATE_READY=0; //线程已准备好,等待开始用户过程    public static final byte STATE_STARTED=1; //用户过程已启动    public static final byte STATE_DESTROYED=2; //线程最终销毁        byte mState; //标示可重启线程的当前状态        Thread mThread; //实际的主线程对象    Runnable mProc; //用户过程的run()方法定义在mProc中    ThreadStateListener mListener; //状态监听者,可以为null        /** Creates a new instance of ReusableThread */    public ReusableThread(Runnable proc) {        mProc = proc;        mListener = null;        mThread = new Thread(this);        mState = STATE_READY;    }        public byte getState() {return mState;}        public void setStateListener(ThreadStateListener listener) {        mListener = listener;    }        /**可以在处于等待状态时调用该方法重设用户过程*/    public synchronized boolean setProcedure(Runnable proc) {        if (mState == STATE_READY) {            mProc = proc;            return true;        }        else            return false;    }        /**开始执行用户过程*/    public synchronized boolean start() {        if (mState == STATE_READY) {            mState = STATE_STARTED;            if (!mThread.isAlive()) mThread.start();            notify(); //唤醒因用户过程执行结束而进入等待中的主线程            return true;        }        else            return false;    }        /**结束整个线程,销毁主线程对象。之后将不可再次启动*/    public synchronized void destroy() {        mState = STATE_DESTROYED;        notify();        mThread = null;    }        public void run() {        while (true) {            synchronized (this) {                try {                    while (mState != STATE_STARTED) {                        if (mState == STATE_DESTROYED) return;                        wait();                    }                } catch(Exception e) {e.printStackTrace();}            }                        if (mProc != null) mProc.run();            if (mListener != null) mListener.onRunOver(this); //当用户过程结束后,执行监听者的onRunOver方法                        synchronized (this) {                if (mState == STATE_DESTROYED) return;                mState = STATE_READY;            }        }    }    }
 代码很好懂是不是?但是要解释一下为什么要有一个“状态监听者”接口。有时候我们可能想要在用户过程结束后得到一个及时的通知,好进行另外的处理,这时状态监听者的onRunOver方法就有了用处。一个直观的例子是,在下面要提到的“线程池”类中,一个可重启线程执行完一次用户过程后应当自动回收入池,这时就可以把回收入池的动作放在onRunOver方法中,而它的参数就是该可重启线程对象,于是就可以把参数所指示的对象回收进线程池中。
  
        至于线程池类,其实就是以前提到的对象池类的一个子类,其中的对象全是ReusableThread类的。另外它实现了ReusableThread.ThreadStateListener接口,以便可以在用户过程结束时及时收到通知,执行回收线程的工作:

public class ThreadPool extends ObjectPool implements ReusableThread.ThreadStateListener {    public static final int DefaultNumThreads = 16; //默认池容量        public ReusableThread getThread() {        return (ReusableThread)fetch();    }        public void onRunOver(ReusableThread thread) {        recycle(thread); //当用户过程结束时,回收线程    }        private void init(int size) {        ReusableThread thread;        //初始化线程池内容        for (int i=0; i
当然,还有一些可能需要添加的功能,因为既然只是比普通线程多了一个可重启的“增强”型线程类,那么原来Thread类具有的功能也应该具有,比如线程的sleep()。不过那些比较简单,这里就略去了。
  
        下面编写测试程序。我准备这样进行:并不用到线程池类,而是对对象池类和可重启线程类进行联合测试,该对象池中的对象所属的类CharEmitter实现了Runnable接口和线程状态监听者接口,并且含有一个可重启线程成员对象,它并不包含在任何线程池对象中,而是独立使用的。当此线程的用户过程(定义在CharEmitter类中)结束后,onRunOver方法执行回收本CharEmitter对象入池的动作。这样就同时起到了间接测试线程池类的作用,因为它与对象池的区别也不过是在onRunOver中执行回收动作而已。
        还是直接上代码说得清楚:


TestThreadPool.java :
/**字符放射器*/class CharEmitter implements Runnable, ReusableThread.ThreadStateListener {   char c; //被发射的字符   boolean[] isEmitting; //标示某字符是否正被发射(直接以字符对应的ASCII码作下标索引)   ReusableThread thread; //可重启线程对象   ObjectPool myHomePool; //为知道应把自己回收到哪里,需要保存一个到自己所在对象池的引用   CharEmitter(ObjectPool container, boolean[] isCharEmitting) {      isEmitting=isCharEmitting;      myHomePool=container;      thread=new ReusableThread(this); //新建可重启线程对象,设其用户过程为CharEmitter类自己定义的   }   /**开始“发射”字符*/   public void emit(char ch) {      //字符被要求只能是'0'到'9'之间的数字字符      if  (ch>='0' && ch<='9') {          c=ch;      }      else c=' ';        thread.start(); //启动线程   }   public void run() {       if  (c==' ') return; //若不是数字字符直接结束      //为便于观察,不同数字之前的空格数目不同,以便将其排在不同列上      int spaceLen=c-'0';      StringBuffer s=new StringBuffer(spaceLen+1);      for (int i=0; i
执行后,从键盘上敲进0到9之间的任意数字并按回车,之后会不断地在屏幕上滚动显示该数字;再次输入同样的数字则不再显示该数字。同时存在多个数字被发射时,可以明显看出不同数字的显示是交错进行的,这正是由于虚拟机在各线程间调度的结果。运行结果表明,我们设计的类功能完全正确。

  在以后要说的J2ME中蓝牙通讯的辅助类中,将会看到,线程池与可重启线程起到了不可替代的作用。


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