Java(4)之多线程之设计模式

待我称王封你为后i 2022-05-18 05:25 155阅读 0赞

*  **多线程的设计模式**

## **Future模式** ##

## **多线程的设计模式** ##

并行设计模式属于设计优化的一部分，它是对一些常用的多线程结构的总结和抽象。与串行程序相比，并行程序的结构通常更为复杂。因此合理的使用并行模式在多线程开发中更具有意义，在这里主要介绍Future、Master-Worker和生产者-消费者模式。

### **Future模式** ###

Future模式有点类似于商品订单。比如在网购时，当看中某一件商品时就可以提交订单，当订单处理完成后，在家里等待商品送货上门即可。或者说更形象的我们发送Ajax请求时，页面是异步进行后台处理，用户无需一直等待请求结果，可以继续浏览或操作其他内容。

**主函数**

public class Main {
    
    
    
        public static void main(String[] args) {
    
            FutureClient fc = new FutureClient();
    
            Data data = fc.request("请求参数");
    
            System.out.println("请求发送成功！");
    
            System.out.println("做其他的事情...");
    
    
    
            String result = data.getRequest();
    
            System.out.println(result);
    
        }
    
    }

**Data.java**

public interface Data {
    
    
    
        String getRequest();
    
    }

**FutureData.java**

public class FutureData implements Data{
    
    
    
        private RealData realData;
    
        private boolean isReady = false;
    
    
    
        public synchronized void setRealData(RealData realData){
    
            //如果已经加载完毕就直接返回
    
            if(isReady){
    
                return;
    
            }
    
            //如果没有装载，进行装载真实对象
    
            this.realData= realData;
    
            isReady = true;
    
            //进行通知
    
            notify();
    
        }
    
    
    
        @Override
    
        public synchronized String getRequest() {
    
            //如果没有装载好，程序就一直处于阻塞状态
    
            while(!isReady){
    
                try {
    
                    wait();
    
                } catch (InterruptedException e) {
    
                    e.printStackTrace();
    
                }
    
            }
    
            //装载好直接获取数据即可
    
            return this.realData.getRequest();
    
        }
    
    
    
    }

**RealData.java**

public class RealData implements Data{
    
    
    
        private String result;
    
    
    
        public RealData(String queryStr){
    
            System.out.println("根据"+queryStr+"进行查询，这是一个很耗时的操作..");
    
            try {
    
                Thread.sleep(5000);
    
            } catch (InterruptedException e) {
    
                e.printStackTrace();
    
            }
    
            System.out.println("操作完毕，获取结果");
    
            result="查询结果";
    
        }
    
    
    
        @Override
    
        public String getRequest() {
    
            return result;
    
        }
    
    
    
    }

**FutureClient.java**

public class FutureClient {
    
    
    
        public Data request(final String queryStr){
    
            //1 我想要一个代理对象（Data接口的实现类）先返回发送请求的客户端，告诉他请求已经接收到，可以做其他事情
    
            final FutureData futureData = new FutureData();
    
            //2 启动一个新的线程，去加载真实的数据，传递给这个代理对象
    
            new Thread(new Runnable(){
    
                @Override
    
                public void run() {
    
                    //3 这个新的线程可以去慢慢加载真实对象，然后传递给代理对象
    
                    RealData realData = new RealData(queryStr);
    
                    futureData.setRealData(realData);
    
                }
    
            }).start();
    
            //直接返回一个假的包装类futureData
    
            return futureData;
    
        }
    
    }

### **Master-Worker模式** ###

Master-Worker模式是常用的并行模式。它的核心思想是系统由两类进程协作工作：Master进程和Worker进程。Master负责接收和分配任务，Worker负责处理子任务。当各个Worker子进程处理完成后，会将结果返回给Master，由Master做归纳和总结。其好处是能将一个大任务分解成若干个小任务，并行执行，从而提高系统的吞吐量。

Task.java

public class Task {
    
    
    
        private int id;
    
        private String name;
    
        private int price;
    
        public int getId() {
    
            return id;
    
        }
    
        public void setId(int id) {
    
            this.id = id;
    
        }
    
        public String getName() {
    
            return name;
    
        }
    
        public void setName(String name) {
    
            this.name = name;
    
        }
    
        public int getPrice() {
    
            return price;
    
        }
    
        public void setPrice(int price) {
    
            this.price = price;
    
        }
    
    }

Worker.java

public class Worker implements Runnable{
    
    
    
        private ConcurrentLinkedQueue<Task> workQueue;
    
        private ConcurrentHashMap<String,Object> resultMap;
    
    
    
        @Override
    
        public void run() {
    
            while(true){
    
                Task input = this.workQueue.poll();
    
                if(input==null)break;
    
                //真正的去做业务处理
    
                Object output = MyWorker.handle(input);
    
                this.resultMap.put(Integer.toString(input.getId()), output);
    
            }
    
        }
    
    
    
        public static Object handle(Task input){
    
            return null;
    
        }
    
    
    
        public void setWorkerQueue(ConcurrentLinkedQueue<Task> workQueue) {
    
            this.workQueue=workQueue;
    
        }
    
    
    
        public void setResultMap(ConcurrentHashMap<String, Object> resultMap) {
    
            this.resultMap=resultMap;
    
    
    
        }
    
    }

**MyWorker.java继承Worker.java，重写handle方法**

public class MyWorker extends Worker{
    
    
    
        public static Object handle(Task input) {
    
            Object output = null;
    
            try {
    
                //处理task的耗时，可能是数据的加工，也可能是操作数据库
    
                Thread.sleep(500);
    
                output = input.getPrice();
    
            } catch (InterruptedException e) {
    
                e.printStackTrace();
    
            }
    
            return output;
    
        }
    
    
    
    }

**Master.java**

public class Master {
    
    
    
        //1 应该有一个承装任务的集合
    
        private ConcurrentLinkedQueue<Task> workQueue = new  ConcurrentLinkedQueue<Task>();
    
        //2 使用普通的HashMap去承装所有的worker对象
    
        private HashMap<String,Thread> workers = new HashMap<String,Thread>();
    
        //3 使用一个容器承装每一个worker并发执行的结果集
    
        private ConcurrentHashMap<String,Object> resultMap = new ConcurrentHashMap<String,Object>();
    
        //4 构造方法
    
        public Master(Worker worker,int workerCount){
    
            //每一个worker对象都需要有master的应用workQueue用于任务的领取，resultMap用于任务的提交
    
            worker.setWorkerQueue(this.workQueue);
    
            worker.setResultMap(this.resultMap);
    
    
    
            for(int i=0;i<workerCount;i++){
    
                //key表示每一个worker的名字,value表示线程执行对象
    
                workers.put("子节点"+Integer.toString(i), new Thread(worker));
    
            }
    
        }
    
    
    
        //5 提交方法
    
        public void submit(Task task){
    
            this.workQueue.add(task);
    
        }
    
    
    
        //6 需要有一个执行的方法(启动应用程序让所有的worker工作)
    
        public void execute(){
    
            for(Map.Entry<String,Thread> me:workers.entrySet()){
    
                me.getValue().start();
    
            }
    
        }
    
    
    
        //8 判断线程是否执行完毕
    
        public boolean isComplete() {
    
            for(Map.Entry<String, Thread> me:workers.entrySet()){
    
                if(me.getValue().getState()!=Thread.State.TERMINATED){
    
                    return false;
    
                }
    
            }
    
            return true;
    
        }
    
    
    
        //9 返回结果集数据
    
        public int getResult() {
    
            int ret = 0;
    
            for(Map.Entry<String,Object> me:resultMap.entrySet()){
    
                //汇总逻辑
    
                ret+=(Integer)me.getValue();
    
            }
    
            return ret;
    
        }
    
    
    
    
    
    }

Main.java

public class Main {
    
    
    
        public static void main(String[] args) {
    
            System.out.println("我的机器可用processor的数量："+Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    
            Master master = new Master(new MyWorker(),10);
    
    
    
            Random r = new Random();
    
            for(int i=0;i<100;i++){
    
                Task task = new Task();
    
                task.setId(i);
    
                task.setName("任务"+i);
    
                task.setPrice(r.nextInt(1000));
    
                master.submit(task);
    
            }
    
            master.execute();
    
    
    
            long start = System.currentTimeMillis();
    
            while(true){
    
                if(master.isComplete()){
    
                    long end = System.currentTimeMillis() -start;
    
                    int ret = master.getResult();
    
                    System.out.println("最终结果："+ret+",执行耗时："+end+"毫秒");
    
                    break;
    
                }
    
            }
    
        }
    
    
    
    }