Java多线程20 Worker Thread模式-原创手记-慕课网

1.Worker Thread模式

Worker的意思是工作的人，在Worker Thread模式中，工人线程Worker thread会逐个取回工作并进行处理，当所有工作全部完成后，工人线程会等待新的工作到来。

Worker Thread模式也被成为Background Thread（背景线程）模式，另外，如果从保存多个工人线程的场所这一点看，我们也可以称这种模式为Thread Pool模式。

2.Worker Thread模式中的角色

1.Client（委托者）

创建表示工作请求的Request并将其传递给Channel。在示例程序中，ClientThread相当于该角色。

2.Channel（通信线路）

Channel角色接受来自于Client的Request，并将其传递给Worker。在示例程序中，Channel相当于该角色。

3.Worker（工人）

Worker角色从Channel中获取Request，并进行工作，当一项工作完成后，它会继续去获取另外的Request，在示例程序中，WorkerThread相当于该角色。

4.Request（请求）

Request角色是表示工作的角色，Request角色中保存了进行工作所必须的信息，在示例程序中，Request相当于该角色。

3.Worker Thread使用场景

想象一个场景，一个工厂在生产玩具，在一个车间里，有几个工人，每次生产部件准备好车间外的人就将部件放到车间的一个桌子上，工人每次做完一个玩具就从桌子上取部件。在这里，注意到，部件并不是直接交给工人的，另外一点，工人并不是做完一个部件就回家换个新人，后者在现实有点滑稽，但是在程序中却对应一个典型的线程使用方法：线程池。

所谓线程池，就是对线程的复用，当线程执行完任务之后就继续取其他任务执行，而不是销毁启动新线程执行其他任务。因为线程的启动对于系统性能开销比较大，所以这样对于系统性能的提高很有好处。

4.Worker Thread模式程序示例

首先是请求，即玩具的部件

public class Request {    private final String name;    private final int number;    public Request(String name, int number) {        this.name = name;        this.number = number;
    }    public void execute(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" executed "+this);
    }    @Override
    public String toString() {        return "Request=> " + "No." + number + "  Name." + name;
    }
}

也就是拥有name和number并且execute的时候打印出字段的一个简单类。

ClientThread，负责将请求放入RequestQueue中，即将部件放到桌子上。

public class ClientThread extends Thread {    private static final Random random = new Random(System.currentTimeMillis());    private final Channel channel;    public ClientThread(String name, Channel channel) {        super(name);        this.channel = channel;
    }    @Override
    public void run() {        try {            for (int i = 0; true; i++) {
                Request request = new Request(getName(),i);                this.channel.put(request);
                Thread.sleep(random.nextInt(1_000));
            }
        } catch (Exception e) {

        }
    }
}

Channel类，可以当做车间

public class Channel {    private final static int MAX_REQUEST = 100;    private final Request[] requestQueue;    private final WorkerThread[] workerPool;    private int head;    private int tail;    private int count;    public Channel(int workers) {        this.requestQueue = new Request[MAX_REQUEST];        this.head = 0;        this.tail = 0;        this.count = 0;        this.workerPool = new WorkerThread[workers];        this.init();
    }    private void init() {        for (int i = 0; i < workerPool.length; i++) {
            workerPool[i] = new WorkerThread("Worker-" + i, this);
        }
    }    /**
     * push switch to start all of worker to work
     */
    public void startWorker() {
        Arrays.asList(workerPool).forEach(WorkerThread::start);//        List<WorkerThread> workerThreads = Arrays.asList(workerPool);////        workerThreads.stream().forEach(WorkerThread::start);
    }    public synchronized void put(Request request) {        while (count >= requestQueue.length) {            try {                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }        this.requestQueue[tail] = request;        this.tail = (tail + 1) % requestQueue.length;        this.count++;        this.notifyAll();
    }    public synchronized Request take() {        while (count <= 0) {            try {                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        Request request = this.requestQueue[head];        this.head = (this.head + 1) % this.requestQueue.length;        this.count--;        this.notifyAll();        return request;
    }
}

Requestqueue可以当做桌子，是一个数量有限的请求队列。threadPool是一个工人线程的数组，这就是一个线程池。在这里提供了putRequest和takeRequest方法，分别是往请求队列放入请求和取出请，这里使用了上一篇博文讲到的生产者消费者模式 java多线程设计模式之消费者生产者模式。确保了WorkerThread和ClientThread之间可以友好合作。

工人线程：

public class WorkerThread extends Thread {    private static final Random random = new Random(System.currentTimeMillis());    private final Channel channel;    public WorkerThread(String name, Channel channel) {        super(name);        this.channel = channel;
    }    @Override
    public void run() {        while (true) {
            channel.take().execute();            try {
                Thread.sleep(random.nextInt(1_000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

这里就是一个不断从请求队列中取出请求然后执行请求的过程，保证了工人线程的复用，并不会执行完一个请求任务就销毁。
最后是Main：

public class WorkerClient {    public static void main(String[] args) {        final Channel channel = new Channel(5);
        channel.startWorker();        new ClientThread("Alex", channel).start();        new ClientThread("Jack", channel).start();        new ClientThread("William", channel).start();
    }
}

结果：

Worker-4 executed Request=> No.0  Name.Alex
Worker-2 executed Request=> No.0  Name.Jack
Worker-3 executed Request=> No.0  Name.William
Worker-4 executed Request=> No.1  Name.Jack
Worker-0 executed Request=> No.1  Name.William
Worker-3 executed Request=> No.2  Name.Jack
Worker-2 executed Request=> No.1  Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.2  Name.William
Worker-1 executed Request=> No.3  Name.Jack
Worker-3 executed Request=> No.2  Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.3  Name.William
Worker-0 executed Request=> No.4  Name.Jack
Worker-0 executed Request=> No.3  Name.Alex
Worker-1 executed Request=> No.5  Name.Jack
Worker-3 executed Request=> No.4  Name.William
Worker-1 executed Request=> No.6  Name.Jack
Worker-2 executed Request=> No.4  Name.Alex
Worker-3 executed Request=> No.7  Name.Jack
Worker-0 executed Request=> No.5  Name.William
Worker-1 executed Request=> No.5  Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.8  Name.Jack
Worker-2 executed Request=> No.6  Name.Alex
Worker-0 executed Request=> No.7  Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.8  Name.Alex
Worker-2 executed Request=> No.6  Name.William
省略...

可以看出线程执行任务的线程就是WorkerThread1,2,3,4,5五个，它们不断执行来自ClientThread Alex,Jack,William的请求任务。

作者：香沙小熊
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