JAVA进阶：一个简单Thread缓冲池的实现
在应用中，我们常常需要Thread缓冲池来做一些事以提高程序的效率和并发性。本文演示了如何利用Queue这种数据结构实现一个简单的Thread缓冲池。 i n.n:r4lxHO#n_一个Thread缓冲池可以设计成以下这样：缓冲池由几个工作Thread和一个Queue组成，Client负责把任务放到Queue里面(put方法)，而工作Thread就依次取出这些任务并执行它们(get方法)。\q HVTH gw;^
3T)B:Ia7r h't3\s
Queue的一个经典实现是使用一个循环数组(这个实现在很多数据结构的书上都有介绍)，如一个大小为size的数组，这个循环数组可以被想象成首尾相连的一个环。oldest指向Queue中最老的数据所在的位置，next指向下一个可以放新数据的位置。
b1|#\:zd/~t
放入一个新数据到next的位置后，需要更新next：next = (next + 1) % size;(^E%X/w-q
从oldest位置取出一个数据后，需要更新oldest：oldest = (oldest + 1) % size;
当oldest == next的时候，Queue为空，
当(next + 1) % size == oldest的时候，Queue为满。
^^#u c@J9au\
(注意：为了区分Queue为空和为满的情况，实际上Queue里面最多能放size-1个数据。)
因为这个Queue会同时被多个线程访问，需要考虑在这种情况下Queue如何工作。首先，Queue需要是线程安全的，可以用Java里的synchronized关键字来确保同时只有一个Thread在访问Queue.OF2[ ]"J
我们还可以注意到当Queue为空的时候，get操作是无法进行的;当Queue为满的时候，put操作又是无法进行的。在多线程访问遇到这种情况时，一般希望执行操作的线程可以等待(block)直到该操作可以进行下去。比如，但一个Thread在一个空Queue上执行get方法的时候，这个 Thread应当等待(block)，直到另外的Thread执行该Queue的put方法后，再继续执行下去。在Java里面，Object对象的 wait (),notify()方法提供了这样的功能。
把上面的内容结合起来，就是一个SyncQueue的类：
G us p a)T8A
public class SyncQueue { ^ s*p i!G(|`+KA"L-V
public SyncQueue(int size) {&s'?uzb,e.i
vQW/F2h@ g R
_array = new Object[size];
_size = size;
6r le\j N2H
_oldest = 0;
_next = 0;d:U3]c JyE
}
public synchronized void put(Object o) { _1~[ o`2_+C'|`
)@ o$D#[1p C+UL/?
while (full()) {:w8s`9VCxd$] o8JA*l0i
W+d'u ]4R%k;w
try {
wait();
W5c,? I N J!V7b
} catch (InterruptedException ex) {
N8}}q$lZc&s6y&hZ
throw new ExceptionAdapter(ex);D OAF%eY8EE J,\
8Z c c;{ E+I
}0s h)d,Zb C
F)t:c gtwA ww
}
_array[_next] = o; D/wc*c jM!D
b'`-s S~"AJ _
_next = (_next + 1) % _size;
notify();
}
j f4S]l/_qm
public synchronized Object get() {
while (empty()) {
.vH.Q z~$Z;} Y
try { V*B#{/F/H%n9[ j
wait();UW*i^5j#v(g4I9y
} catch (InterruptedException ex) {
z1_k&F:@-T9IC
throw new ExceptionAdapter(ex);q2` u!CET|
}
}
Object ret = _array[_oldest]; D'i5f Oar
_oldest = (_oldest + 1) % _size;S3rYoSi6[ H+z
*O|ws N$M7N@ Gw7b t
notify();
D3Z#Z#a0Pz$c
return ret;
}y1kN m v{"SvK C
q&kfM;j2aH%q
protected boolean empty() {
]'Q`$S CgNN
return _next == _oldest;|#k7tNd(oB5Jb+A
}
protected boolean full() {9y;\"m g Yvp[ k
return (_next + 1) % _size == _oldest; Uz5~0K/x|._1U1S
\(CuGr5Q)d$t8P
}
D.M ~+o F*Wre_
protected Object [] _array;
protected int _next;
protected int _oldest;
protected int _size;
} 可以注意一下get和put方法中while的使用，如果换成if是会有问题的。这是个很容易犯的错误。;-)
e` g!b&o Qf:zp$_
在以上代码中使用了ExceptionAdapter这个类，它的作用是把一个checked Exception包装成RuntimeException。详细的说明可以参考我的避免在Java中使用Checked Exception一文。 NG M%FN3u9U4s
接下来我们需要一个对象来表现Thread缓冲池所要执行的任务。可以发现JDK中的Runnable interface非常合适这个角色。v L1h7O7a(a ? s k
最后，剩下工作线程的实现就很简单了：从SyncQueue里取出一个Runnable对象并执行它。 fE.sC_
public class Worker implements Runnable { {+NP&k8b4{-mN*?+l
public Worker(SyncQueue queue) {
_queue = queue;
}I|zJb
public void run() {7WS8EB ];biVG
while (true) {
W!}Fd^ g-d
Runnable task = (Runnable) _queue.get();7Mw5E s]4`^;g
u k\j?v/m]\4h-^
task.run();
I,MwA.z@"G
} u E|+F7m/n4rr_
M{ BD)a0a6N3v9r:f
}
protected SyncQueue _queue = null;
}1e{~8l5g B
rt O @;H}E_2Z
下面是一个使用这个Thread缓冲池的例子： Xr'Fh:S {*E
4`2EP(B cu
//构造Thread缓冲池
SyncQueue queue = new SyncQueue(10); O*p"pi S\SA ?&[
l h9F5cg^.G(qN
for (int i = 0; i < 5; i ++) {&l8s)rDX8a3T
)[q7n8Y&v9e%S
new Thread(new Worker(queue)).start();
4aT4yd VH5~?
}bx,} h OB u7p ^
FE-Yd8f{ q
//使用Thread缓冲池-e {M"n8j)S
5i;Dv,k\ kO
Runnable task = new MyTask();
queue.put(task);
为了使本文中的代码尽可能简单，这个Thread缓冲池的实现是一个基本的框架。当使用到实际中时，一些其他功能也可以在这一基础上添加，比如异常处理，动态调整缓冲池大小等等。
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