多線程下載由來已久,如 FlashGet、NetAnts 等工具,它們都是依懶於 HTTP 協議的支持(Range 字段指定請求內容範圍),首先能讀取出請求內容 (即欲下載的文件) 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數據及至段尾,多個線程下載的內容最終會寫入到同一個文件中。
只研究有用的,工作中的需求:要把多個任務分派給Java的多個線程去執行,這其中就會有一個任務列表指派到線程的策略思考:已知:1. 一個待執行的任務列表,2. 指定要啓動的線程數;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:任務列表連續按線程數分段,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,實際啓動的線程數就等於任務數,一挑一。這裏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。
實現及演示代碼如下:由三個類實現,寫在了一個 Java 文件中:TaskDistributor 爲任務分發器,Task 爲待執行的任務,WorkThread 爲自定的工作線程。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着色跳躍的動感了,在此定義下一步的着眼點了。
代碼中有較爲詳細的註釋,看這些註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;
/**
* 指派任務列表給線程的分發器
*/
public class TaskDistributor {
/**
* 測試方法
* @param args
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public static void main(String[] args) {
// 初始化要執行的任務列表
List taskList = new ArrayList();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
taskList.add(new Task(i));
}
// 設定要啓動的工作線程數爲 4 個
int threadCount = 4;
List[] taskListPerThread = distributeTasks(taskList, threadCount);
System.out.println("實際要啓動的工作線程數:" + 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) 就表明將啓動多少個工作線程
*
* @param taskList
* 待分派的任務列表
* @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任務列表
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public static List[] distributeTasks(List taskList, int threadCount) {
// 每個線程至少要執行的任務數,假如不爲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,不爲零則還有任務依個附加到前面的線程中
int remainTaskCount = taskList.size() % threadCount;
// 實際要啓動的線程數,如果工作線程比任務還多
// 自然只需要啓動與任務相同個數的工作線程,一對一的執行
// 畢竟不打算實現了線程池,所以用不着預先初始化好休眠的線程
int actualThreadCount = minTaskCount > 0 ? threadCount
: remainTaskCount;
// 要啓動的線程數組,以及每個線程要執行的任務列表
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
// 相同的變量,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--;
}
}
// 打印任務的分配情況
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,默認爲就緒態 要進一步完善,可爲 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量,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() {
// 設置狀態爲運行中
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,改狀態爲完成
setStatus(FINISHED);
}
public void setStatus(int status) {
this.status = status;
}
public int getTaskId() {
return taskId;
}
}
package com.alpha.thread;
import java.util.List;
/**
* 自定義的工作線程,持有分派給它執行的任務列表
*/
class WorkThread extends Thread {
// 本線程待執行的任務列表,你也可以指爲任務索引的起始值
private List<Task> taskList = null;
@SuppressWarnings("unused")
private int threadId;
/**
* 構造工作線程,爲其指派任務列表,及命名線程 ID
*
* @param taskList
* 欲執行的任務列表
* @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序結束:
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]
實際要啓動的工作線程數: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