使用Java多線程實現任務分發

多線程下載由來已久，如 FlashGet、NetAnts 等工具，它們都是依懶於 HTTP

協議的支援（Range 欄位指定請求內容約制），首先能讀取出請求內容 （即欲下載的檔案） 的大小，劃分出若干區塊，把區塊分段分發給每個線程去下載，線程從本段起始處下載資料及至段尾，多個線程下載的內容最終會寫入到同一個檔案中。

    只研究有用的，工作中的需求：要把多個任務指派給Java的多個線程去執行，這其中就會有一個工作清單指派到線程的策略思考：已知：1. 一個待執行的工作清單，2. 指定要啟動的線程數；問題是：每個線程實際要執行哪些任務。

    使用Java多線程實現這種任務分發的策略是：工作清單連續按線程數分段，先保證每線程平均能分配到的任務數，餘下的任務從前至後依次附加到線程中——只是數量上，實際每個線程執行的任務都還是連續的。如果出現那種僧多（線程） 粥（任務） 少的情況，實際啟動的線程數就等於任務數，一挑一。這裡只實現了每個線程各掃自家門前雪，動作快的完成後眼見別的線程再累都是愛莫能助。

    實現及示範代碼如下：由三個類實現，寫在了一個 Java 檔案中：TaskDistributor 為任務分發器，Task 為待執行的任務，WorkThread 為自定的背景工作執行緒。代碼中運用了命令模式，如若能配以監聽器，用上觀察者模式來控制 UI 顯示就更絕妙不過了，就能實現像下載中的區塊著色跳躍的動感了，在此定義下一步的著眼點了。

    代碼中有較為詳細的注釋，看這些注釋和執行結果就很容易理解的。main（） 是測試方法

package com.alpha.thread;import java.util.ArrayList;import java.util.List;/** * 指派工作清單給線程的分發器 */public class TaskDistributor {/** * 測試方法 * @param args */@SuppressWarnings("unchecked")public static void main(String[] args) {// 初始化要執行的工作清單List taskList = new ArrayList();for (int i = 0; i < 100; i++) {taskList.add(new Task(i));}// 設定要啟動的背景工作執行緒數為 4 個int threadCount = 4;List[] taskListPerThread = distributeTasks(taskList, threadCount);System.out.println("實際要啟動的背景工作執行緒數：" + taskListPerThread.length);for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {Thread workThread = new WorkThread(taskListPerThread[i], i);workThread.start();}}/** * 把 List 中的任務分配給每個線程，先平均分配，剩於的依次附加給前面的線程 返回的數組有多少個元素 (List) 就表明將啟動多少個背景工作執行緒 *  * @param taskList *            待指派的工作清單 * @param threadCount *            線程數 * @return 列表的數組，每個元素中存有該線程要執行的工作清單 */@SuppressWarnings("unchecked")public static List[] distributeTasks(List taskList, int threadCount) {// 每個線程至少要執行的任務數,假如不為零則表示每個線程都會分配到任務int minTaskCount = taskList.size() / threadCount;// 平均分配後還剩下的任務數，不為零則還有任務依個附加到前面的線程中int remainTaskCount = taskList.size() % threadCount;// 實際要啟動的線程數,如果背景工作執行緒比任務還多// 自然只需要啟動與任務相同個數的背景工作執行緒，一對一的執行// 畢竟不打算實現了線程池，所以用不著預先初始化好休眠的線程int actualThreadCount = minTaskCount > 0 ? threadCount: remainTaskCount;// 要啟動的線程數組，以及每個線程要執行的工作清單List[] taskListPerThread = new List[actualThreadCount];int taskIndex = 0;// 平均分配後多餘任務，每附加給一個線程後的剩餘數，重新聲明與 remainTaskCount// 相同的變數，不然會在執行中改變 remainTaskCount 原有值，產生麻煩int remainIndces = remainTaskCount;for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {taskListPerThread[i] = new ArrayList();// 如果大於零，線程要分配到基本的任務if (minTaskCount > 0) {for (int j = taskIndex; j < minTaskCount + taskIndex; j++) {taskListPerThread[i].add(taskList.get(j));}taskIndex += minTaskCount;}// 假如還有剩下的，則補一個到這個線程中if (remainIndces > 0) {taskListPerThread[i].add(taskList.get(taskIndex++));remainIndces--;}}// 列印任務的分配情況for (int i = 0; i < taskListPerThread.length; i++) {System.out.println("線程 "+ i+ " 的任務數："+ taskListPerThread[i].size()+ " 區間["+ ((Task) taskListPerThread[i].get(0)).getTaskId()+ ","+ ((Task) taskListPerThread[i].get(taskListPerThread[i].size() - 1)).getTaskId() + "]");}return taskListPerThread;}}

 

package com.alpha.thread;/** * 要執行的任務，可在執行時改變它的某個狀態或調用它的某個操作 例如任務有三個狀態，就緒，運行，完成，預設為就緒態 要進一步完善，可為 Task * 加上狀態變遷的監聽器，因之決定UI的顯示 */class Task {public static final int READY = 0;public static final int RUNNING = 1;public static final int FINISHED = 2;@SuppressWarnings("unused")private int status;// 聲明一個任務的自有業務含義的變數，用於標識任務private int taskId;// 任務的初始化方法public Task(int taskId) {this.status = READY;this.taskId = taskId;}/** * 執行任務 */public void execute() {// 設定狀態為運行中setStatus(Task.RUNNING);System.out.println("當前線程 ID 是：" + Thread.currentThread().getName()+ " | 任務 ID 是：" + this.taskId);// 附加一個延時try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 執行完成，改狀態為完成setStatus(FINISHED);}public void setStatus(int status) {this.status = status;}public int getTaskId() {return taskId;}}

 

package com.alpha.thread;import java.util.List;/** * 自訂的背景工作執行緒，持有指派給它執行的工作清單 */class WorkThread extends Thread {// 本線程待執行的工作清單，你也可以指為任務索引的起始值private List<Task> taskList = null;@SuppressWarnings("unused")private int threadId;/** * 構造背景工作執行緒，為其指派工作清單，及命名線程 ID *  * @param taskList *            欲執行的工作清單 * @param threadId *            線程 ID */@SuppressWarnings("unchecked")public WorkThread(List taskList, int threadId) {this.taskList = taskList;this.threadId = threadId;}/** * 執行被指派的所有任務 */public void run() {for (Task task : taskList) {task.execute();}}}

執行結果如下，注意觀察每個Java多線程分配到的任務數量及區間。直到所有的線程完成了所分配到的任務後程式結束：

線程 0 的任務數：25 區間[0,24]線程 1 的任務數：25 區間[25,49]線程 2 的任務數：25 區間[50,74]線程 3 的任務數：25 區間[75,99]實際要啟動的背景工作執行緒數：4當前線程 ID 是：Thread-0 | 任務 ID 是：0當前線程 ID 是：Thread-3 | 任務 ID 是：75當前線程 ID 是：Thread-1 | 任務 ID 是：25當前線程 ID 是：Thread-2 | 任務 ID 是：50當前線程 ID 是：Thread-1 | 任務 ID 是：26當前線程 ID 是：Thread-3 | 任務 ID 是：76當前線程 ID 是：Thread-0 | 任務 ID 是：1當前線程 ID 是：Thread-2 | 任務 ID 是：51

 

上面坦白來只算是基本功夫，貼出來還真見笑了。還有更為複雜的功能。

    像Java多線程的下載工具的確更充分利用了網路資源，而且像 FlashGet、NetAnts 都實現了：假如某個線程下載完了欲先所分配段的內容之後，會幫其他線程下載未完成資料，直到任務完成；或某一下載線程的未完成段區間已經很小了，用不著別人來幫忙時，這就涉及到任務的進一步分配。再如，以上兩個工具都能動態增加、減小或中止線程，越說越複雜了，它們原本比這複雜多了，這些實現可能定義各種隊列來實現，如未完成任務隊列、下載中任務隊列和已完成隊列等。

 

原文來自：http://java.chinaitlab.com/line/792110.html