张三进阶之路 | 基于Spring框架开发线程池

原创

GoBoy

发布于 2024-04-26 08:32:28

1340

发布于 2024-04-26 08:32:28

文章被收录于专栏：GoboyGoboy

前情提要 ?

张三对于公司线程使用的混乱状况表示担忧，并决定利用自己的技能和经验，基于Spring框架开发一套线程池管理工具。

? 充分了解Spring框架：在开始之前，确保张三对Spring框架有足够的了解，特别是与线程管理和任务调度相关的组件，如TaskExecutor和TaskScheduler。

? 设计线程池管理接口：设计一个简单易用的接口，让其他同事可以方便地使用张三的线程池管理工具。可以考虑提供如下功能：

? 创建、销毁和管理后台线程池
? 提交任务和获取任务执行结果
? 设置线程池的大小、队列容量等参数
? 监控线程池的运行状态和性能指标

使用Spring的TaskExecutor接口：Spring提供了TaskExecutor接口，用于异步执行任务。张三可以实现这个接口，创建自定义的线程池实现。此外，还可以利用Spring的TaskScheduler接口实现定时任务的调度。

? 线程安全和资源管理：确保线程池管理工具的线程安全性，合理地分配和回收资源。例如，可以使用ThreadPoolExecutor类来实现线程池，它提供了丰富的配置选项，可以根据需要进行定制。

? 编写文档和示例代码：为了让其他同事更容易地理解和使用张三的线程池管理工具，编写详细的文档和示例代码是非常重要的。这将有助于提高项目的可维护性和推广度。

? 与团队分享和交流：在项目完成后，与张三的团队成员分享他的成果，听取他们的意见和建议。这有助于发现潜在的问题，进一步提高项目的质量。

通过以上步骤，张三可以成功地开发出一套基于Spring的线程池管理工具，从而提高自己在公司的技术影响力。

场景实现 ?

以下是一个基于Spring的线程池管理工具的简单示例。这个示例包括一个线程池管理器接口ThreadPoolManager，一个基于ThreadPoolExecutor的自定义线程池实现CustomThreadPoolExecutor，以及一个使用Spring框架的配置类ThreadPoolConfig。

? 首先，创建ThreadPoolManager接口：

public interface ThreadPoolManager {
    void execute(Runnable task);
    
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
    
    void shutdown();
}

? 接下来，实现ThreadPoolManager接口，创建CustomThreadPoolExecutor类：

import java.util.concurrent.*;

public class CustomThreadPoolExecutor implements ThreadPoolManager {
    private final ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor;

    public CustomThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue) {
        threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
    }

    @Override
    public void execute(Runnable task) {
        threadPoolExecutor.execute(task);
    }

    @Override
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        return threadPoolExecutor.submit(task);
    }

    @Override
    public void shutdown() {
        threadPoolExecutor.shutdown();
    }
}

? 然后，创建一个Spring配置类ThreadPoolConfig，用于配置线程池：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.concurrent.*;

@Configuration
public class ThreadPoolConfig {

    @Bean
    public ThreadPoolManager threadPoolManager() {
        int corePoolSize = 5;
        int maximumPoolSize = 10;
        long keepAliveTime = 60L;
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();

        return new CustomThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
    }
}

? 最后，在需要使用线程池的地方，通过依赖注入的方式获取ThreadPoolManager实例，并使用它来执行任务：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.Future;

@Service
public class MyService {
    @Autowired
    private ThreadPoolManager threadPoolManager;

    public void doSomething() {
        threadPoolManager.execute(() -> {
            // 在这里执行你的任务
            System.out.println("Task is running.");
        });

        Future<String> future = threadPoolManager.submit(() -> {
            // 在这里执行你的任务并返回结果
            return "Task result";
        });

        // 获取任务执行结果
        try {
            String result = future.get();
            System.out.println("Task result: " + result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

示例展示了如何使用Spring框架创建一个基于ThreadPoolExecutor的线程池管理工具。可以根据实际需求对这个示例进行扩展和优化。

扩展和优化 ?

? 添加线程池参数配置：

在ThreadPoolConfig类中，可以使用@Value注解从配置文件中读取线程池参数，使得线程池的配置更加灵活。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import java.util.concurrent.*;

@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
    @Value("${threadpool.corePoolSize}")
    private int corePoolSize;

    @Value("${threadpool.maximumPoolSize}")
    private int maximumPoolSize;

    @Value("${threadpool.keepAliveTime}")
    private long keepAliveTime;

    @Bean
    public ThreadPoolManager threadPoolManager() {
        TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
        BlockingQueue<Runnable> workQueue = new LinkedBlockingQueue<>();

        return new CustomThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue);
    }
}

? 在application.properties文件中添加线程池参数配置：

threadpool.corePoolSize=5
threadpool.maximumPoolSize=10
threadpool.keepAliveTime=60

添加线程池监控功能：

? 在CustomThreadPoolExecutor类中，可以添加一些方法来监控线程池的运行状态和性能指标。

public int getActiveCount() {
    return threadPoolExecutor.getActiveCount();
}

public long getCompletedTaskCount() {
    return threadPoolExecutor.getCompletedTaskCount();
}

public int getCorePoolSize() {
    return threadPoolExecutor.getCorePoolSize();
}

public int getPoolSize() {
    return threadPoolExecutor.getPoolSize();
}

public int getQueueSize() {
    return threadPoolExecutor.getQueue().size();
}

public int getLargestPoolSize() {
    return threadPoolExecutor.getLargestPoolSize();
}

public long getTaskCount() {
    return threadPoolExecutor.getTaskCount();
}

然后，在需要监控线程池的地方，通过依赖注入的方式获取ThreadPoolManager实例，并调用这些监控方法。

? 添加异常处理：

在CustomThreadPoolExecutor类中，可以覆盖afterExecute方法来处理任务执行过程中的异常。

@Override
protected void afterExecute(Runnable r, Throwable t) {
    super.afterExecute(r, t);
    if (t != null) {
        // 处理异常情况，例如记录日志或者重新抛出异常
        t.printStackTrace();
    }
}

? 添加任务装饰器：

在CustomThreadPoolExecutor类中，可以覆盖newTaskFor方法来实现任务装饰器功能。这可以让你在任务执行前后执行一些额外的操作，例如记录日志、统计任务执行时间等。

@Override
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
    return new FutureTask<T>(callable) {
        @Override
        protected void done() {
            // 任务完成后的操作，例如记录日志
            super.done();
        }
    };
}

通过以上扩展和优化，可以使线程池管理工具更加强大和易用。可以根据实际需求进一步完善这个示例。

Get 知识点 ?

? 线程池是一种管理线程的技术，它可以提高系统性能、降低资源消耗、减少线程创建和销毁的开销。

? 线程池的基本原理：线程池维护了一定数量的线程，这些线程可以被多个任务复用。当有新任务到来时，线程池会从空闲线程中选择一个线程来执行任务。任务执行完毕后，线程不会立即销毁，而是返回线程池，等待下一个任务。

? 线程池的优点：

? 降低资源消耗：通过复用线程，减少了线程创建和销毁的开销。
? 提高系统性能：线程池可以控制线程的数量，避免了系统因为创建过多线程而导致的性能下降。
? 提高响应速度：当有新任务到来时，线程池中的线程可以立即执行任务，无需等待线程创建。
? 便于管理：线程池提供了一种集中管理线程的方式，方便对线程进行监控和调优。

? 线程池的类型：Java中的java.util.concurrent包提供了几种常见的线程池类型，如下所示：

?FixedThreadPool：固定大小的线程池，当有新任务到来时，线程池会创建一个新线程来执行任务，直到线程池达到最大线程数。此时，新任务会被放入任务队列等待执行。
?CachedThreadPool：可缓存的线程池，它会根据需要创建新线程，但是在空闲时会回收线程。当线程池中的线程空闲时间超过60秒，线程池会自动回收该线程。
?SingleThreadExecutor：单线程的线程池，它只有一个线程来执行任务。任务会被放入任务队列，并按照顺序执行。
?ScheduledThreadPool：定时任务线程池，可以用来执行定时任务或周期性任务。

? 线程池参数设置：线程池的参数对于线程池的性能和资源利用率有很大影响。以下是一些常见的线程池参数：

??corePoolSize：线程池的核心线程数。即使这些线程处于空闲状态，线程池也会保持这些线程的存活。
??maximumPoolSize：线程池的最大线程数。当线程池中的线程数量达到这个值时，新任务会被放入任务队列等待执行。
??keepAliveTime：非核心线程的空闲时间。当非核心线程空闲时间超过这个值时，线程池会回收该线程。
??unit：keepAliveTime的时间单位，如TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MILLISECONDS等。
??workQueue：任务队列，用于存储等待执行的任务。常见的任务队列有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue等。