Java线程池理解（1）

介绍

什么是线程池？
线程的创建开销很大，如果每一次线程使用后就丢弃，等下次需要使用的再重新创建，则带来的浪费就很严重。线程池解决了线程复用的问题，线程在执行完任务以后并不是立即销毁，而是继续保留，可以在后续执行其他任务。

概览

实践1

异步读写文件 使用singleThreadPool
任务描述： 现在有一个很大的csv文件（21G）, 内容是1990-2016年的专利数据，希望将2012年及以后的数据提取出来，写入一个新的csv文件中。关键点是：

• 如果读一行写一行，这样总计1000万行以上的数据，时间将会很长。解决：将读取的文件写入cache中，当cache满了以后，把cache的数据交给写文件线程，cache清空，继续读取文件。
• write线程虽然和read线程是独立的，但是write线程必须始终只有一个。如果多个的话写文件的顺序会乱掉，多个线程竞争IO，也未必会带来性能的提升。（一个引出问题：多线程写文件，线程锁的问题）
• 用singleThreadPool控制写文件操作，能够保证写文件线程始终是同一个，如果新的任务提交而旧的任务还没有完成，singleThreadPool也可以阻塞等待（如何实现的？）

master, 核心部分

package Thread.multi_rw;
import java.io.*;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 对大文件（21G csv）在多线程环境下读写
 * 将年份时间是在2012以后的按照行写入新的文件
 */
public class WriteAndReadMaster {
    private File inputFile = null;
    private String outputFileName = null;
    private LineCache cache;
    private int readExceptionCount = 0;

    public WriteAndReadMaster(String sourcePath, String outfileName) {
        inputFile = new File(sourcePath);
        outputFileName = outfileName;
        this.cache = new LineCache();
    }

    public void execute() {
        System.out.println("Start to execute...");
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        try {
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(inputFile));
            ExecutorService singleThreadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
            String line = null;
            // 此处一行行读取的，考虑是否可以一次读取多行？
            while (reader.ready() && ((line = reader.readLine()) != null)) {
                String[] contents = line.split(",\"");
                String data;
                try {
                    data = contents[7];
                } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {
                    System.err.println("index exception, ignore it");
                    this.readExceptionCount += 1;
                    continue;
                }

                if (data != null) {
                    try {
                        String tmp = data.substring(0, 4);
                        int year = Integer.parseInt(tmp);
                        if (year >= 2012) {
                            cache.push(line);
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        System.err.println("line error, ignore it..");
                        this.readExceptionCount += 1;
                        continue;
                    }

                    if (cache.isCacheFull()) {
                        WriteFileTask writeFileTask = new WriteFileTask(outputFileName,
                                cache.getData());
                        singleThreadPool.submit(writeFileTask);
                        cache.cleanUp();
                    }
                }
            }
            WriteFileTask writeFileTask = new WriteFileTask(outputFileName,
                    cache.getData());
            singleThreadPool.submit(writeFileTask);
            cache.cleanUp();

        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.err.println("file not found error");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.err.println("total read exception:" + this.readExceptionCount);
        }
    }


}

cache 缓存类

package Thread.multi_rw;


import java.util.ArrayList;

public class LineCache {
    private final int MAX_CACHE_LINE = 10000;
    private volatile int cnt;
    private ArrayList<String> data = null;
    public LineCache(){
        this.data = new ArrayList<>(MAX_CACHE_LINE);

        this.cnt = 0;
    }

    public LineCache cleanUp(){
        this.data = new ArrayList<>(MAX_CACHE_LINE);
        this.cnt = 0;
        return this;
    }

    public boolean isCacheFull(){
        if(data.size() >= MAX_CACHE_LINE){
            return true;
        }
        else return false;
    }

    public void push(String line){
        data.add(line);
    }

    public synchronized ArrayList<String> getData() {
        return data;
    }
}

负责写文件的Runable 对象

package Thread.multi_rw;

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;

public class WriteFileTask implements Runnable {

    private String fileName = null;
    private static volatile int totalWriteLines = 0;
    private ArrayList<String> writeData = null;
    public volatile static int exceptionCount = 0;
    public WriteFileTask(String fileName, ArrayList<String> data) {
        this.fileName = fileName;
        this.writeData = data;
        System.err.println("data size: " + data.size());
    }

    @Override
    public void run() {
        int cnt = 0;
        try {
            BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter(fileName, true));
            for (String line : this.writeData) {
                writer.write(line);
                writer.write('\n');
                totalWriteLines += 1;
                cnt += 1;
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Write Exception");
            this.exceptionCount += 1;
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("线程: " + Thread.currentThread() +
                    " 写入: " + cnt + "行，总计写入: " + totalWriteLines + "行");
            System.err.println("总计写入错误: " + exceptionCount);
        }
    }
}

参考文章

深入理解java之线程池