java 可重启线程及线程池类的设计

http://blog.csdn.net/chenqiu1024/article/details/2829827

了解JAVA多线程编程的人都知道，要产生一个线程有两种方法，一是类直接继承Thread类并实现其run()方法；二是类实现Runnable接口并实现其run()方法，然后新建一个以该类为构造方法参数的Thread，类似于如下形式: Thread t=new Thread(myRunnable)。而最终使线程启动都是执行Thread类的start()方法。
        在JAVA中，一个线程一旦运行完毕，即执行完其run()方法，就不可以重新启动了。此时这个线程对象也便成了无用对象，等待垃圾回收器的回收。下次想再启动这个线程时，必须重新new出一个线程对象再start之。频繁地创建和销毁对象不仅影响运行效率，还可能因无用线程对象来不及被回收而产生大量的垃圾内存，在存储空间和处理速度都相对受限的移动平台上这种影响尤为显著。那么，能否重新设计一种线程类，使其能够被反复启动而无需频繁地创建和销毁对象呢？
        当然可以。下面我就介绍一下对这个“可重启线程”类的设计。

首先必须明确，如果仍是把想要线程去做的任务直接放在线程的run()方法中，是无论如何无法达成目的的，因为就像上面已经说的，JAVA的线程类一旦执行完run()方法就无法再启动了。所以唯一可行的办法是，把用户程序要做的run()方法（不妨称作“用户过程”）套在线程实际的run()方法内部的while循环体内，当用户过程执行完后使线程wait。当调用restart方法重启线程时，实际就是唤醒等待中的线程使之开始下一次while循环。大致的思想确定了，下面的代码就很好理解了：

public class ReusableThread implements Runnable {
  //线程状态监听者接口
    public interface ThreadStateListener {
        public abstract void onRunOver(ReusableThread thread);//当用户过程执行完毕后调用的方法
    }
    
    public static final byte STATE_READY=0; //线程已准备好，等待开始用户过程
    public static final byte STATE_STARTED=1; //用户过程已启动
    public static final byte STATE_DESTROYED=2; //线程最终销毁
    
    byte mState; //标示可重启线程的当前状态
    
    Thread mThread; //实际的主线程对象
    Runnable mProc; //用户过程的run()方法定义在mProc中
    ThreadStateListener mListener; //状态监听者，可以为null
    
    /** Creates a new instance of ReusableThread */
    public ReusableThread(Runnable proc) {
        mProc = proc;
        mListener = null;
        mThread = new Thread(this);
        mState = STATE_READY;
    }
    
    public byte getState() {return mState;}
    
    public void setStateListener(ThreadStateListener listener) {
        mListener = listener;
    }
    
    /**可以在处于等待状态时调用该方法重设用户过程*/
    public synchronized boolean setProcedure(Runnable proc) {
        if (mState == STATE_READY) {
            mProc = proc;
            return true;
        }
        else
            return false;
    }
    
    /**开始执行用户过程*/
    public synchronized boolean start() {
        if (mState == STATE_READY) {
            mState = STATE_STARTED;
            if (!mThread.isAlive()) mThread.start();
            notify(); //唤醒因用户过程执行结束而进入等待中的主线程
            return true;
        }
        else
            return false;
    }
    
    /**结束整个线程，销毁主线程对象。之后将不可再次启动*/
    public synchronized void destroy() {
        mState = STATE_DESTROYED;
        notify();
        mThread = null;
    }
    
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (this) {
                try {
                    while (mState != STATE_STARTED) {
                        if (mState == STATE_DESTROYED) return;
                        wait();
                    }
                } catch(Exception e) {e.printStackTrace();}
            }
            
            if (mProc != null) mProc.run();
            if (mListener != null) mListener.onRunOver(this); //当用户过程结束后，执行监听者的onRunOver方法
            
            synchronized (this) {
                if (mState == STATE_DESTROYED) return;
                mState = STATE_READY;
            }
        }
    }
    
}

public class ThreadPool extends ObjectPool implements ReusableThread.ThreadStateListener {
    public static final int DefaultNumThreads = 16; //默认池容量
    
    public ReusableThread getThread() {
        return (ReusableThread)fetch();
    }
    
    public void onRunOver(ReusableThread thread) {
        recycle(thread); //当用户过程结束时，回收线程
    }
    
    private void init(int size) {
        ReusableThread thread;
        //初始化线程池内容
        for (int i=0; i<size; i++) {
            thread = new ReusableThread(null);
            thread.setStateListener(this);
            setElementAt(thread, i);
        }
    }
    
    public ThreadPool(int size) {
        super(size);
        init(size);
    }
    
    public ThreadPool() {
        super(DefaultNumThreads);
        init(DefaultNumThreads);
    }
    
}

/**字符放射器*/
class CharEmitter implements Runnable, ReusableThread.ThreadStateListener {
   char c; //被发射的字符
   boolean[] isEmitting; //标示某字符是否正被发射（直接以字符对应的ASCII码作下标索引）

   ReusableThread thread; //可重启线程对象

   ObjectPool myHomePool; //为知道应把自己回收到哪里，需要保存一个到自己所在对象池的引用

   CharEmitter(ObjectPool container, boolean[] isCharEmitting) {
      isEmitting=isCharEmitting;
      myHomePool=container;
      thread=new ReusableThread(this); //新建可重启线程对象，设其用户过程为CharEmitter类自己定义的
   }

   /**开始“发射”字符*/
   public void emit(char ch) {
      //字符被要求只能是'0'到'9'之间的数字字符
      if  (ch>='0' && ch<='9') {
          c=ch;
      }
      else c=' ';
  
      thread.start(); //启动线程
   }

   public void run() {
       if  (c==' ') return; //若不是数字字符直接结束
      //为便于观察，不同数字之前的空格数目不同，以便将其排在不同列上
      int spaceLen=c-'0';
      StringBuffer s=new StringBuffer(spaceLen+1);
      for (int i=0; i<spaceLen; i++) s.append(' ');
      s.append(c);
  
      while (isEmitting[c]) {
             System.out.println(s); //不断地向屏幕写字符
      }
   }

/**实现线程状态监听者接口中的方法*/
   public void onRunOver(ReusableThread t) {
       myHomePool.recycle(this); //回收自身入池
   }
}



public class TestThreadPool {

public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  //标示字符是否正被发射的标志变量数组
  boolean[] isEmitting=new boolean[256];
  for (int i=0; i<256; i++) isEmitting[i]=false;
  
  ObjectPool emitters=new ObjectPool(10); //新建对象池，容量为10
  for (int i=0; i<10; i++) {
   //用CharEmitter对象填满池子
   emitters.setElementAt(new CharEmitter(emitters, isEmitting), i);
  }
  
  byte[] c=new byte[1];
  CharEmitter emitter;
  
  while(true) {
   try {
    System.in.read(c); //从键盘读入一个字符，以回车键表示输入结束
   } catch(Exception e) {e.printStackTrace();}
   
   if (isEmitting[c[0]]) {
    isEmitting[c[0]]=false; //若字符正被发射，则结束其发射
   }
   else {
    isEmitting[c[0]]=true;
    emitter=(CharEmitter)emitters.fetch(); //向池中索取一个CharEmitter对象
    emitter.emit((char)c[0]); //发射用户输入的字符
   }
  }
}

}