java自定义实现阻塞队列和线程池
不多BB,直接上代码。
阻塞队列:
public class BlockingQueue<T>{
// 1.任务队列, 双向队列
private Deque<T> queue = new ArrayDeque<>();
// 2.锁
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
// 3.生产者条件变量
private Condition fullWaitSet = lock.newCondition();
// 4.消费者条件变量
private Condition emptyWaitSet = lock.newCondition();
// 5.容量
private int capacity;
public BlockingQueue(int capacity) {
this.capacity = capacity;
}
// 超时阻塞获取任务
public T pull(long timeout, TimeUnit unit){
lock.lock();
try{
// 将超时时间统一转换为纳秒
long nanos = unit.toNanos(timeout);
// 取任务的时候,如果为空则需要等待
while(queue.isEmpty()){
// 超时的情况直接返回null
if(nanos <= 0){
return null;
}
// 返回的是剩余的时间
nanos = emptyWaitSet.awaitNanos(nanos);
}
T t = queue.removeFirst();
// 唤醒放入的线程
fullWaitSet.signal();
return t;
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}
// 阻塞获取任务
public T take(){
// 加锁
lock.lock();
try{
// 取任务的时候,如果为空则需要等待
while(queue.isEmpty()){
emptyWaitSet.await();
}
T t = queue.removeFirst();
fullWaitSet.signal();
return t;
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}
// 带超时时间的阻塞添加任务
public boolean offer(T task, long timeout, TimeUnit timeUnit){
lock.lock();
try{
long nanos = timeUnit.toNanos(timeout);
// 添加任务时,如果队列已满则需要等待
while(queue.size()==capacity ){
System.out.println(task.toString() + " 等待加入任务队列" );
if(nanos<=0){
return false;
}
nanos = fullWaitSet.awaitNanos(nanos);
}
queue.addLast(task);
System.out.println("任务【" + task.toString() + "】加入队列 " );
emptyWaitSet.signal();
return true;
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}
// 阻塞添加任务
public void put(T task){
lock.lock();
try{
while(queue.size()==capacity){
System.out.println(task.toString() + " 等待加入任务队列" );
fullWaitSet.await();
}
queue.addLast(task);
System.out.println("任务【" + task.toString() + "】加入队列 " );
emptyWaitSet.signal();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}
// 获取队列大小
public int size(){
lock.lock();
try{
return queue.size();
}finally {
lock.unlock();
}
}
// 为使用拒绝策略所添加的向队列中添加任务的方法
public void tryPut(RejectPolicy<T> rejectPolicy, T task) {
lock.lock();
try{
// 队列已满
if(queue.size()==capacity){
rejectPolicy.reject(this,task);
}else{ // 有空闲
queue.addLast(task);
System.out.println("任务【" + task.toString() + "】加入队列 " );
emptyWaitSet.signal();
}
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
线程池:
public class ThreadPool{
// 任务队列
private BlockingQueue<Runnable> taskQueue;
// 线程集合
private HashSet<Worker> workers = new HashSet<>();
// 核心线程数
private int coreSize;
// 获取任务的超时时间,时间单位,当从队列中获取超时时,放弃获取
private long timeout;
private TimeUnit timeUnit;
// 拒绝策略
private RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy;
// 线程池传入任务的方法
public void execute(Runnable task){
// 当任务数没有超过coreSize,直接交给worker对象执行
// 如果任务数超过coreSize时,加入任务队列
// 因为集合workers为共享变量,所以此处也需要加锁
synchronized (workers){
if(workers.size() < coreSize){
Worker worker = new Worker(task);
System.out.println("新增worker " + worker.toString() + " 任务 " + task.toString());
workers.add(worker);
worker.start();
}else{
taskQueue.tryPut(rejectPolicy, task);
}
}
}
public ThreadPool(int coreSize, long timeout, TimeUnit timeUnit, int queueCapacity, RejectPolicy<Runnable> rejectPolicy) {
this.coreSize = coreSize;
this.timeout = timeout;
this.timeUnit = timeUnit;
this.taskQueue = new BlockingQueue<>(queueCapacity);
this.rejectPolicy = rejectPolicy;
}
class Worker extends Thread{
private Runnable task;
private Worker(Runnable task) {
this.task = task;
}
@Override
public void run() {
// 执行任务
// 1.当task不为空,则执行任务
// 2.当task执行完毕,接着去任务队列中获取并执行
// 此处使用了短路逻辑
while(task !=null || (task = taskQueue.pull(timeout, timeUnit)) !=null ){
try{
System.out.println("正在执行: " + task.toString());
task.run();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
task = null;
}
}
// 超时获取时,如果未获取到任务,则结束该线程
synchronized (workers){
System.out.println("worker 移除:" + this.toString());
workers.remove(this);
}
}
}
}`
拒绝策略:
public interface RejectPolicy<T>{
void reject(BlockingQueue<T> queue, T task);
}
测试:
public class MyThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
// 定义线程池,传入参数为线程数,超时时间(当获取任务时间超过改时间时,结果等待)
// 时间单位, 队列容量,拒绝策略,此处出lambda表达式,因为我们实现的拒绝策略只有一个接口,所以可以这样写
ThreadPool pool = new ThreadPool(5, 1000,
TimeUnit.MICROSECONDS, 100,(queue, task)->{
// 1.死等
// queue.put(task);
// 2.带超时的等待
queue.offer(task, 1500, TimeUnit.MILLISECONDS);
// 3.让调用者放弃任务执行
// System.out.println("队列已满放弃等待");
// 4.抛出异常
// throw new RuntimeException("任务执行失败,队列已满" + task);
// 5.自己执行
// task.run();
});
// 给线程池提交任务,循环3次,任务为打印,执行每次失眠一秒
for (int i = 0; i < 3; i++) {
int id = i+1;
pool.execute(()->{
try {
Thread.sleep(1000L);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println(Thread.currentThread().toString()+ " " + id);
});
}
}
}
实际使用时可以把线程池定义为final static 类型,保证jvm中只存在一个;或者使用单例模式创建线程池。