新来个阿里 P7,仅花 2 小时,做出一个多线程永动任务,看完直接跪了

开发 前端
今天教大家做一个 Java 的多线程永动任务,这个示例的原型是公司自研的多线程异步任务项目,我把里面涉及到多线程的代码抽离出来,然后进行一定的改造。

大家好,我是楼仔!

今天教大家做一个 Java 的多线程永动任务,这个示例的原型是公司自研的多线程异步任务项目,我把里面涉及到多线程的代码抽离出来,然后进行一定的改造。

里面涉及的知识点非常多,特别适合有一定工作经验的同学学习,或者可以直接拿到项目中使用。

文章结构非常简单:

图片

1. 功能说明

做这个多线程异步任务,主要是因为我们有很多永动的异步任务,什么是永动呢?就是任务跑起来后,需要一直跑下去。

比如消息 Push 任务,因为一直有消息过来,所以需要一直去消费 DB 中的未推送消息,就需要整一个 Push 的永动异步任务。

我们的需求其实不难,简单总结一下:

  • 能同时执行多个永动的异步任务;
  • 每个异步任务,支持开多个线程去消费这个任务的数据;
  • 支持永动异步任务的优雅关闭,即关闭后,需要把所有的数据消费完毕后,再关闭。

完成上面的需求,需要注意几个点:

  • 每个永动任务,可以开一个线程去执行;
  • 每个子任务,因为需要支持并发,需要用线程池控制;
  • 永动任务的关闭,需要通知子任务的并发线程,并支持永动任务和并发子任务的优雅关闭。

2. 多线程任务示例

2.1 线程池

对于子任务,需要支持并发,如果每个并发都开一个线程,用完就关闭,对资源消耗太大,所以引入线程池:

public class TaskProcessUtil {

private static Map<String, ExecutorService> executors = new ConcurrentHashMap<>();


private static ExecutorService init(String poolName, int poolSize) {
return new ThreadPoolExecutor(poolSize, poolSize,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("Pool-" + poolName).setDaemon(false).build(),
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
}


public static ExecutorService getOrInitExecutors(String poolName,int poolSize) {
ExecutorService executorService = executors.get(poolName);
if (null == executorService) {
synchronized (TaskProcessUtil.class) {
executorService = executors.get(poolName);
if (null == executorService) {
executorService = init(poolName, poolSize);
executors.put(poolName, executorService);
}
}
}
return executorService;
}


public static void releaseExecutors(String poolName) {
ExecutorService executorService = executors.remove(poolName);
if (executorService != null) {
executorService.shutdown();
}
}
}

这是一个线程池的工具类,这里初始化线程池和回收线程资源很简单,我们主要讨论获取线程池。

获取线程池可能会存在并发情况,所以需要加一个 synchronized 锁,然后锁住后,需要对 executorService 进行二次判空校验。

2.2 单个任务

为了更好讲解单个任务的实现方式,我们的任务主要就是把 Cat 的数据打印出来,Cat 定义如下:

@Data
@Service
public class Cat {
private String catName;
public Cat setCatName(String name) {
this.catName = name;
return this;
}
}

单个任务主要包括以下功能:

获取永动任务数据:这里一般都是扫描 DB,我直接就简单用 queryData() 代替。

多线程执行任务:需要把数据拆分成 4 份,然后分别由多线程并发执行,这里可以通过线程池支持;

永动任务优雅停机:当外面通知任务需要停机,需要执行完剩余任务数据,并回收线程资源,退出任务;

永动执行:如果未收到停机命令,任务需要一直执行下去。

直接看代码:

public class ChildTask {

private final int POOL_SIZE = 3;
private final int SPLIT_SIZE = 4;
private String taskName;


protected volatile boolean terminal = false;

public ChildTask(String taskName) {
this.taskName = taskName;
}


public void doExecute() {
int i = 0;
while(true) {
System.out.println(taskName + ":Cycle-" + i + "-Begin");

List<Cat> datas = queryData();

taskExecute(datas);
System.out.println(taskName + ":Cycle-" + i + "-End");
if (terminal) {

break;
}
i++;
}

TaskProcessUtil.releaseExecutors(taskName);
}


public void terminal() {

terminal = true;
System.out.println(taskName + " shut down");
}


private void doProcessData(List<Cat> datas, CountDownLatch latch) {
try {
for (Cat cat : datas) {
System.out.println(taskName + ":" + cat.toString() + ",ThreadName:" + Thread.currentThread().getName());
Thread.sleep(1000L);
}
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getStackTrace());
} finally {
if (latch != null) {
latch.countDown();
}
}
}


private void taskExecute(List<Cat> sourceDatas) {
if (CollectionUtils.isEmpty(sourceDatas)) {
return;
}

List<List<Cat>> splitDatas = Lists.partition(sourceDatas, SPLIT_SIZE);
final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(splitDatas.size());


for (final List<Cat> datas : splitDatas) {
ExecutorService executorService = TaskProcessUtil.getOrInitExecutors(taskName, POOL_SIZE);
executorService.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
doProcessData(datas, latch);
}
});
}

try {
latch.await();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.getStackTrace());
}
}


private List<Cat> queryData() {
List<Cat> datas = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 5; i ++) {
datas.add(new Cat().setCatName("罗小黑" + i));
}
return datas;
}
}

简单解释一下:

  • queryData:用于获取数据,实际应用中其实是需要把 queryData 定为抽象方法,然后由各个任务实现自己的方法。
  • doProcessData:数据处理逻辑,实际应用中其实是需要把 doProcessData 定为抽象方法,然后由各个任务实现自己的方法。
  • taskExecute:将数据拆分成 4 份,获取该任务的线程池,并交给线程池并发执行,然后通过 latch.await() 阻塞。当这 4 份数据都执行成功后,阻塞结束,该方法才返回。
  • terminal:仅用于接受停机命令,这里该变量定义为 volatile,所以多线程内存可见;

doExecute:程序执行入口,封装了每个任务执行的流程,当 terminal=true 时,先执行完任务数据,然后回收线程池,最后退出。

2.3 任务入口

直接上代码:

public class LoopTask {
private List<ChildTask> childTasks;
public void initLoopTask() {
childTasks = new ArrayList();
childTasks.add(new ChildTask("childTask1"));
childTasks.add(new ChildTask("childTask2"));
for (final ChildTask childTask : childTasks) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
childTask.doExecute();
}
}).start();
}
}
public void shutdownLoopTask() {
if (!CollectionUtils.isEmpty(childTasks)) {
for (ChildTask childTask : childTasks) {
childTask.terminal();
}
}
}
public static void main(String args[]) throws Exception{
LoopTask loopTask = new LoopTask();
loopTask.initLoopTask();
Thread.sleep(5000L);
loopTask.shutdownLoopTask();
}
}

每个任务都开一个单独的 Thread,这里我初始化了 2 个永动任务,分别为 childTask1 和 childTask2,然后分别执行,后面 Sleep 了 5 秒后,再关闭任务,我们可以看看是否可以按照我们的预期优雅退出。

2.4 结果分析

执行结果如下:

childTask1:Cycle-0-Begin
childTask2:Cycle-0-Begin
childTask1:Cat(catName=罗小黑0),ThreadName:Pool-childTask1
childTask1:Cat(catName=罗小黑4),ThreadName:Pool-childTask1
childTask2:Cat(catName=罗小黑4),ThreadName:Pool-childTask2
childTask2:Cat(catName=罗小黑0),ThreadName:Pool-childTask2
childTask1:Cat(catName=罗小黑1),ThreadName:Pool-childTask1
childTask2:Cat(catName=罗小黑1),ThreadName:Pool-childTask2
childTask2:Cat(catName=罗小黑2),ThreadName:Pool-childTask2
childTask1:Cat(catName=罗小黑2),ThreadName:Pool-childTask1
childTask2:Cat(catName=罗小黑3),ThreadName:Pool-childTask2
childTask1:Cat(catName=罗小黑3),ThreadName:Pool-childTask1
childTask2:Cycle-0-End
childTask2:Cycle-1-Begin
childTask1:Cycle-0-End
childTask1:Cycle-1-Begin
childTask2:Cat(catName=罗小黑0),ThreadName:Pool-childTask2
childTask2:Cat(catName=罗小黑4),ThreadName:Pool-childTask2
childTask1:Cat(catName=罗小黑4),ThreadName:Pool-childTask1
childTask1:Cat(catName=罗小黑0),ThreadName:Pool-childTask1
childTask1 shut down
childTask2 shut down
childTask2:Cat(catName=罗小黑1),ThreadName:Pool-childTask2
childTask1:Cat(catName=罗小黑1),ThreadName:Pool-childTask1
childTask1:Cat(catName=罗小黑2),ThreadName:Pool-childTask1
childTask2:Cat(catName=罗小黑2),ThreadName:Pool-childTask2
childTask1:Cat(catName=罗小黑3),ThreadName:Pool-childTask1
childTask2:Cat(catName=罗小黑3),ThreadName:Pool-childTask2
childTask1:Cycle-1-End
childTask2:Cycle-1-End

输出数据:

  • “Pool-childTask” 是线程池名称;
  • “childTask” 是任务名称;
  • “Cat(catName=罗小黑)” 是执行的结果;
  • “childTask shut down” 是关闭标记;
  • “childTask:Cycle-X-Begin” 和“childTask:Cycle-X-End” 是每一轮循环的开始和结束标记。

我们分析一下执行结果:

  • childTask1 和 childTask2 分别执行,在第一轮循环中都正常输出了 5 条罗小黑数据;
  • 第二轮执行过程中,我启动了关闭指令,这次第二轮执行没有直接停止,而是先执行完任务中的数据,再执行退出,所以完全符合我们的优雅退出结论。

2.5 源码地址

GitHub 地址:

https://github.com/lml200701158/java-study/tree/master/src/main/java/com/java/parallel/pool/ofc

3. 写在最后

对于这个经典的线程池使用示例,原项目是我好友一灰写的,技术水平对标阿里 P7,实现得也非常优雅,涉及的知识点非常多,非常值得大家学习。

责任编辑:武晓燕 来源: 楼仔
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