Java 多線程使用

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工作中遇到的問題，記錄下解決的思路

 

問題：

　　 對磁碟進行片段化測試(比如說，磁碟空間是16G)，從64K開始寫檔案，寫滿後刪除一半，然後寫32K 的資料，寫滿後刪除一半。。。直到4K寫滿刪除一般算是結束

第一階段：

　　使用單獨的一個線程進行操作，先寫資料，然後刪除資料，用迴圈控制跳出

代碼

public class Task extends Thread{    public void run() {        int size = 64;        while(size >=4){            write(size);            delete();            size /= 2;        }    }        private void write(int size){        //省略具體的寫資料方法，判斷是否寫滿    }        private void delete(){        //省略刪除的方法    }}

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上述的代碼已經實現了功能，但是如果空間很大，怎麼半？一個線程寫的也太慢了，如何提高效率，寫入的速度？

辦法就是使用多線程，多個線程同時寫，肯定能提升不小的效率

第二階段：

　　使用多個線程進行操作，代碼和第一階段的代碼沒有變化，共同寫同一個磁碟就行

然後出現了新的問題，多線程操作，到最後肯定會出現剩餘的磁碟空間就夠一個線程使用(假如是線程A )，其他線程已經寫完了該階段的內容(假如是線程B,C,D)，開始執行刪除操作了，此時，這4個線程有的在寫入資料，有的在刪除資料，會導致線程A一直讀到有剩餘空間可以寫入(因為其他線程在刪除檔案，騰出新的空間)，這樣到最後4K的時候，就出現了A 線程還在寫，其他的線程都已經停止好久了。又浪費了好多時間。

　　如何解決呢？我想到了使用線程的同步，A線程寫完了就等其他線程，等到所有的線程都寫完了，大家一起開始刪除，等到大家都刪除完成了，再一起開始下一個階段的寫入

　　那該如何等待呢？

　　我用了Object類的wait()和notifyAll()方法。

第三階段：

　　使用同步解決其他線程結束，就剩餘一個線程寫的問題，進一步的提高效率

代碼

import java.util.HashMap;import java.util.Map;/** * 狀態資訊類 */public class Status {    private int finishCount = 0;    private int threadCount = 0;    // 儲存每個線程的狀態    private Map<Integer, Boolean> maps;    public Status(int threadCount) {        this.maps = new HashMap<Integer, Boolean>();        this.threadCount = threadCount;    }    //更新當前線程是否在等待狀態，status = true表示已經在等待了    public synchronized void setStatus(int threadIndex, boolean statu) {        maps.put(threadIndex, statu);    }    public boolean getStatus() {        boolean result = true;        for (Map.Entry<Integer, Boolean> entry : maps.entrySet()) {            result = result && entry.getValue();        }        return result;    }    // 更新已經完成的線程個數(全部各個階段執行完調用)    public synchronized void updateFinishCount() {        this.finishCount += 1;    }    public int getFinishCount() {        return finishCount;    }}

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/** * 觀察線程 */public class Watcher extends Thread{        private int threadCount = 0;    private Status status;        public Watcher(Status status,int threadCount ) {        this.status = status;        this.threadCount = threadCount;    }        public void run() {         while(true){             //檢查是否所有status對象上的線程是否都在等待             if(status.getStatus()){                 status.notifyAll();             }             //檢查是否所有線程全部執行完成             if(status.getFinishCount() == threadCount){                 break;             }         }    }}

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/** * 具體執行任務的線程 */public class Task extends Thread{    private Status status;    private int index;    public Task(Status status,int index) {        this.status = status;        this.index =index;    }    public void run() {        int size = 64;        while(size >=4){            write(size);            synchronized (status) {                status.setStatus(index, true);//設定為等待狀態                try {                    status.wait();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }            status.setStatus(index, false);//取消等待狀態            delete();            synchronized (status) {                status.setStatus(index, true);//設定為等待狀態                try {                    status.wait();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }            }            status.setStatus(index, false);//取消等待狀態            size /= 2;        }    }        private void write(int size){        //省略具體的寫資料方法，判斷是否寫滿    }        private void delete(){        //省略刪除的方法    }}

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現在看起來是完美了，但是實際的運行過程中，會發現，真的沒有控制住線程的同步，還是出現了之前的第二階段的問題，有一個線程比其他線程慢，而且出現了一個線程沒有按照依次遞減的順序執行的古怪情況，我想應該是沒有真正的同步造成的。之後又去尋找資料，發現Java提供了一個類，就像是為這種情況量身定做的。它就是 CyclicBarrier  ，它自己維護了一個計數器，每當調用一次await()方法，就會阻塞當前的線程，並且計數器減一,計數器的值來源於構造方法，計數器為0的時候，就解除阻塞，更好的是，當計數器為0時，再調用await()方法的時候，會將計數器變成初始值減一，重新開始一個迴圈。

第四階段：

　　

** * 具體執行任務的線程 */public class Task extends Thread {    private CyclicBarrier cyclicBarrier;    public Task(CyclicBarrier cyclicBarrier) {        this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;    }    public void run() {        int size = 64;        while (size >= 4) {            write(size);            try {                cyclicBarrier.await();            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            } catch (BrokenBarrierException e) {                //捕獲到該異常的話，表示這個線程不用等待了，需要處理一下，喚醒其他阻塞的線程                e.printStackTrace();            }            delete();            try {                cyclicBarrier.await();            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            } catch (BrokenBarrierException e) {                e.printStackTrace();            }            size /= 2;        }    }    private void write(int size) {        // 省略具體的寫資料方法，判斷是否寫滿    }    private void delete() {        // 省略刪除的方法    }}

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測試的代碼

public class Test {    private static final int THREAD_COUNT = 4;    public static void main(String[] args) {         CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(THREAD_COUNT);         for(int i=0;i<THREAD_COUNT;i++){             new Task(barrier).start();         }    }}

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