网络请求通常有两种形式:第一种,请求不是很频繁,而且每次连接后会保持相当一段时间来读数据或者写数据,最后断开,如文件下载,网络流媒体等。另一种形式是请求频繁,但是连接上以后读/写很少量的数据就断开连接。考虑到服务的并发问题,如果每个请求来到以后服务都为它启动一个线程,那么这对服务的资源可能会造成很大的浪费,特别是第二种情况。因为通常情况下,创建线程是需要一定的耗时的,设这个时间为T1,而连接后读/写服务的时间为T2,当T1>>T2时,我们就应当考虑一种策略或者机制来控制,使得服务对于第二种请求方式也能在较低的功耗下完成。
通常,我们可以用线程池来解决这个问题,首先,在服务启动的时候,我们可以启动好几个线程,并用一个容器(如线程池)来管理这些线程。当请求到来时,可以从池中去一个线程出来,执行任务(通常是对请求的响应),当任务结束后,再将这个线程放入池中备用;如果请求到来而池中没有空闲的线程,该请求需要排队等候。最后,当服务关闭时销毁该池即可。
线程池中通常由这样几个概念(接口)组成:
整个池的机制和结构就是这样,当然,需要一个调度者(scheduler)来协调主线程和池的关系。结构,或者接口的目的是为了让我们从细节中解脱出来,从一个比较抽象的层次来描述系统,这样的好处是简单,而且设计出来的框架比较通用,可以适应很多相近相似的情况。由于Task具体干什么我们不知道,所以它几乎可以干任何适应于上边总结的网络连接的第二种情况(T1>>T2)。
虽然为一个简单的实现设计一个标准的UML视图是不太现实的,但是这是一种受鼓励的做法,至少应该用铅笔在草纸上画出相关的视图,这样可以帮助以后的维护和更高级的扩展。
实现可以是通过多种语言的,我们在此选择面向对象的JAVA,而如果你使用C的话,也没有问题,问题在上一小节已经描述清楚,语言是不重要的。
池是一个容器,我们考虑使用java.util.LinkedList类(可能由于它的长度是可变的,而且不需要我们使用者来考虑),也就是说,池需要维护一个链表。
鉴于执行器是池中的对象,而且外部没有必要知道其细节,我们考虑将Executor接口的实现做为Pool接口的实现的内部类。这样做的另一个好处是,更便于池的管理。
好了,池设计好了,再来看看任务(Task)的接口和实现
Task的实现可以是多种多样的,下边的例子是一个加载资源的Task.使用方式
同步问题:同步在线程的并发中意义非常之大,对临界资源的控制是并发时最关键的地方。如在线程池中,当池中没有空闲的线程时,新来的请求就必须等待,而一旦一个Task运行结束后,一方面将自己放入池中,一方面需要通知等待在pool中的其他线程。每一个执行器线程,一开始启动,则进入等待状态,此时不会消耗CPU资源。而当在外部调用执行器的startTask()方法,即可通知线程从等待状态中醒来,去出Task,执行之,将执行器本身放入池中,然后继续等待。
当然,实现的策略是可以多种多样的,但是问题的本质已经在第二小节结构很明确的被定义了。
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