多優先順序執行緒池實踐

FunTester發表於2024-05-06
執行緒
「原創宣告：保留所有權利，禁止轉載」

在之前的 Java 執行緒池實踐當中，我遇到了任務優先順序的問題。最終採取的方案是新增一個執行緒池作為執行高優任務，然後將普通執行緒池的在執行任務執行，先去判斷高優執行緒池是否有等待任務，如果有就先執行高優執行緒池等待佇列中的任務。

雖然後期給普通非同步執行緒池增加了雙向連結串列，直接採取插隊模式執行，但是也讓非同步任務更加複雜了。所以經過一些 java.util.concurrent 包的重新學習，得到了最優的答案，就是 java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue 。

PriorityBlockingQueue 簡介

java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue 是 Java 併發包中的一個執行緒安全的優先順序阻塞佇列。它是基於優先順序的元素順序，具有以下特點：

  1. 執行緒安全： PriorityBlockingQueue 是執行緒安全的，可以在多執行緒環境下安全地進行操作，而不需要額外的同步手段。
  2. 無界佇列： PriorityBlockingQueue 是一個無界佇列，可以無限制地新增元素，因此不會因為佇列滿而阻塞生產者執行緒。
  3. 基於優先順序的元素順序： PriorityBlockingQueue 中的元素按照優先順序順序進行排序，具有較高優先順序的元素會被優先出隊。預設情況下，元素需要實現 Comparable 介面來定義它們的優先順序，也可以在建構函式中提供一個 Comparator 來自定義優先順序順序。
  4. 阻塞操作： 當佇列為空時，從 PriorityBlockingQueue 中獲取元素的操作會阻塞執行緒，直到佇列中有元素可用；當佇列滿時，向 PriorityBlockingQueue 中新增元素的操作也會阻塞執行緒，直到佇列有足夠的空間。
  5. 不支援空元素： PriorityBlockingQueue 不支援新增空元素，即元素不能為 null。

PriorityBlockingQueue 可以用於實現基於優先順序的任務排程、事件處理等場景，其中優先順序高的任務或事件會優先被處理。它提供了一種高效的方式來管理和處理具有不同優先順序的元素。

多優先順序執行緒池

下面是我自己的實現邏輯：

  1. 首先建立一個功能類，實現 java.lang.Comparable 和 java.lang.Runnable 。
  2. 制定優先順序規則，通常定義一個屬性 int 型別，代表優點等級。
  3. 封裝 execute() 方法，用來向執行緒池提交任務。

具體程式碼如下：

/**  
 * 多優先順序執行緒池  
 */  
static ThreadPoolExecutor levelPool = createPool(POOL_SIZE, POOL_SIZE, ALIVE_TIME, new PriorityBlockingQueue<PriorityTask>(), getFactory("L"), new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy())  


/**  
 * 執行優先順序任務  
 * @param task  
 * @return  
 */  
static def executeLevel(PriorityTask task) {  
    levelPool.execute(task)  
}  

/**  
 * 執行優先順序任務,設定優先順序  
 * @param priority  
 * @param closure  
 * @return  
 */  
static def executeLevel(int priority, Closure closure) {  
    levelPool.execute(new PriorityTask(priority) {  

        @Override  
        void run() {  
            closure()  
        }  
    })  
}  

/**  
 * 執行優先順序任務,使用預設優先順序  
 * @param closure  
 * @return  
 */  
static def executeLevel(Closure closure) {  
    levelPool.execute(new PriorityTask(PRIORITY_LEVEL_DEFAULT) {  

        @Override  
        void run() {  
            closure()  
        }  
    })  
}  

/**  
 * 優先順序任務,用於優先順序執行緒池  
 */  
static abstract class PriorityTask implements Runnable, Comparable<PriorityTask> {  

    int priority  

    PriorityTask(int priority) {  
        this.priority = priority  
    }  


    /**  
     * 比較方法,用於優先順序佇列,優先順序越高,越先執行  
     * @param o  
     * @return  
     */  
    @Override  
    int compareTo(PriorityTask o) {  
        return this.priority - o.priority  
    }  
}

測試

我們來寫一個測試用例，往執行緒池提交優先順序不斷提升的任務，列印任務執行時間。

ThreadPoolUtil.getLevelPool().setCorePoolSize(1);  
ThreadPoolUtil.getLevelPool().setMaximumPoolSize(1);  
for (int i = 0; i < 10; i++) {  
    ThreadPoolUtil.executeLevel(new ThreadPoolUtil.PriorityTask(10 - i) {  
        @Override  
        public void run() {  
            SourceCode.sleep(0.01);  
            System.out.println(this.getPriority());  
        }  
    });  
}

控制檯列印：

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7
8
9

看起來是比較符合預期的。

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