java多线程执行任务

在项目开发的过程中经常会碰到多线程执行任务，每次用线程池实现时，由于每次的需求都有所差别有时是所有任务同时执行有时是分批次执行有时还需要知道所有任务什么时候执行完。今天闲着写了一个通用的多线程执行工具。

java多线程执行任务（工具升级版）

实现原理如图：

直接上代码

Scheder

import cn.hutool.core.util.RandomUtil;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.stream.IntStream;


/** * @Author: dinghao * @Date: 2022/3/7 15:29 */
@Slf4j
public class Scheder { 

    /** * 任务信息数组 */
    private TaskInfo[] taskInfos;

    /** * 执行计划队列 */
    private LinkedBlockingQueue<Plan> planQueue;


    /** * 允许并行执行的线程数 */
    private ExecutorService loopExecutor;

    /** * 执行模式： * 1：所有任务信息都执行 * 2：先执行部分任务，执行完后再执行其他任务 */
    private int model;

    /** * 先执行的数量 */
    private int modelSize;

    /** * model = 2 时有效 */
    private ArrayList<Integer> indexList = new ArrayList<>();

    /** * 协助判断，是否线程池的任务全部结束 */
    private AtomicInteger count;

    /** * 调度器的执行状态 */
    private volatile boolean status = false;


    /** 构造器 * @param taskInfos 任务数组 * @param nThrends 同时执行任务中的计划线程数 * @param queueSize 计划执行队列 * @param model 执行模式 1：所有任务信息都执行 2：先执行部分任务，执行完后再执行其他任务 * @param modelSize 每批执行任务的数量 */
    public Scheder(TaskInfo[] taskInfos, int nThrends, int queueSize, int model, Integer modelSize) { 
        this.taskInfos = taskInfos;
        this.planQueue = new LinkedBlockingQueue<>(queueSize);
        this.loopExecutor = Executors.newFixedThreadPool(nThrends);
        this.model = model;
        if (this.model == 2 && modelSize != null) { 
            this.modelSize = modelSize > taskInfos.length ? taskInfos.length : modelSize;
        } else { 
            this.modelSize = taskInfos.length;
        }
		count = countPlan();
    }

    /** * 计算一共有多少执行计划 * @return / */
    private AtomicInteger countPlan() { 
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < this.taskInfos.length; i++) { 
            sum += this.taskInfos[i].getPlanQueue().size();
        }
        return new AtomicInteger(sum);
    }

    public Scheder(TaskInfo[] taskInfos, int nThrends, int model, Integer modelSize) { 
        this(taskInfos, nThrends, 100, model, modelSize);
    }

    public Scheder(TaskInfo[] taskInfos, int nThrends) { 
        this(taskInfos, nThrends, 100, 1, null);
    }

    public Scheder(TaskInfo[] taskInfos) { 
        this(taskInfos, 10, 100, 1, null);
    }

    public void setModel(int model) { 
        this.model = model;
    }

    public int getModel() { 
        return model;
    }

    public void setModelSize(int modelSize) { 
        this.modelSize = modelSize;
    }

    public int getModelSize() { 
        return modelSize;
    }

    public ArrayList<Integer> getIndexList() { 
        return indexList;
    }


    public AtomicInteger getCount() { 
        return count;
    }

    public boolean isStatus() { 
        return status;
    }

    /** * 执行方法 */
    public void run() { 
        if (this.status) { 
            log.warn("任务处于启动状态");
            return;
        }
        this.status = true;
        // 开启向队列中添加执行计划线程
        init();
        // 循环执行执行计划
        while (this.status) { 
            // 所有执行计划执行完后，退出
            if (this.taskInfos.length <= 0 && this.planQueue.size() == 0) { 
                this.status = false;
                break;
            }
            try { 
                // 获取一个执行计划
                Plan plan = this.planQueue.take();
                // 执行计划
                this.loopExecutor.execute(() -> plan.run0(this.count));
            } catch (InterruptedException e) { 
                log.error("任务执行中发生异常", e);
            }
        }
        int size;
        // 所有线程执行完毕出循环
        for (; ; ) { 
            size = this.count.get();
            if (size == 0) { 
                break;
            }
        }

        //停止线程池
        this.loopExecutor.shutdown();
        for (; ; ) { 
            //只有当线程池中所有线程完成任务时才会返回true，并且需要先调用线程池的shutdown方法或者shutdownNow方法。
            if (this.loopExecutor.isTerminated()) { 
                System.out.println("执行结束！");
                break;
            }
        }

    }

    /** * 开启一个线程，持续向执行计划队列添加执行计划，直到所有的计划任务添加完 */
    private void init() { 
        new Thread(() -> { 
            while (this.status) { 
                // 任务信息数组数量
                int length = this.taskInfos.length;
                // 执行完结束线程
                if (length <= 0) { 
                    break;
                }
                // 获取添加执行计划的的任务索引值
                int index = getIndexOfModel(this.model, length);
                TaskInfo taskInfo = null;
                try { 
                    taskInfo = this.taskInfos[index];

                } catch (Exception e) { 
                    e.printStackTrace();
                }

                LinkedList<Plan> plans = taskInfo.getPlanQueue();
                if (plans.size() > 0) { 
                    Plan plan = plans.removeFirst();
                    try { 
                        this.planQueue.put(plan);
                    } catch (InterruptedException e) { 
                        log.error("向执行计划队列放入计划异常", e);
                    }
                } else { 
                    this.taskInfos = reBuildTaskInfos(this.taskInfos, index);
                }
            }
        }).start();
    }

    /** * 根据执行模式获取添加执行计划的的任务信息索引值 * * @param model 执行模式 * @param length 任务信息数组数量 * @return 任务信息索引值 */
    private int getIndexOfModel(int model, int length) { 
        if (model == 1) { 
            return RandomUtil.randomInt(0, length * 100) % length;
        } else { 
        	this.indexList.removeIf(item -> item >= length);
            if (this.indexList.size() < this.modelSize) { 
                int index = RandomUtil.randomInt(0, length * 100) % length;
                this.indexList.add(index);
                return index;
            } else { 
                return this.indexList.get(RandomUtil.randomInt(0, length * 100) % this.indexList.size());
            }
        }
    }

    /** * 重新构建任务信息数组 * * @param taskInfos 原来任务信息数组 * @param index 需要移除的任务信息 * @return 新的任务信息数组 */
    private TaskInfo[] reBuildTaskInfos(TaskInfo[] taskInfos, int index) { 
        TaskInfo[] newTaskINfo = new TaskInfo[taskInfos.length - 1];
        for (int j = 0, i = 0; i < taskInfos.length; i++) { 
            if (i != index) { 
                newTaskINfo[j] = taskInfos[i];
                j++;
            }
        }
        return newTaskINfo;
    }
}

构造器解释：

• @param taskInfos 任务数组
• @param nThrends 同时执行任务中的计划线程数
• @param queueSize 计划执行队列
• @param model 执行模式 1：所有任务信息都执行 2：先执行部分任务，执行完后再执行其他任务
• @param modelSize 每批执行任务的数量

TaskInfo

import lombok.Data;

import java.util.LinkedList;

/** * @Author: dinghao * @Date: 2022/3/7 15:31 */
@Data
public class TaskInfo { 

    /** * 任务名称 */
    private String name;

    /** * 执行计划队列 */
    private LinkedList<Plan> planQueue;


    public TaskInfo(String name, LinkedList<Plan> planQueue) { 
        this.name = name;
        this.planQueue = planQueue;
    }
}

Plan

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/** * @Author: dinghao * @Date: 2022/3/7 15:37 */
public interface Plan { 

    /** * 线程池执行前 */
    default void before(){ 
    }


    void run();


    /** * 线程池执行后 */
    default void after(){ 
    }

    default void run0(AtomicInteger atomicInteger) { 
        try{ 
            before();
            run();
        }finally { 
            after();
            atomicInteger.decrementAndGet();
        }
    }


}

上面就是封装的工具

实现自己的计划

MyPlan

import lombok.Data;

/** * @Author: dinghao * @Date: 2022/3/9 10:33 */
@Data
public class MyPlan implements Plan { 
    private String name;

    @Override
    public void run() { 
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + name);
    }
}

Test

public class Test { 
	public static void main(String[] args) { 
        int userSize = 1000;
        int jobSize = 100;

        TaskInfo[] taskInfos = new TaskInfo[userSize];


        IntStream.range(0, userSize).parallel().forEach(i -> { 
            LinkedList<Plan> plans = new LinkedList<>();
            for (int j = 0; j < jobSize; j++) { 
                MyPlan myPlan = new MyPlan();
                myPlan.setName("用户" + i + ",执行计划" + j);
                plans.add(myPlan);
            }
            taskInfos[i] = new TaskInfo("用户" + i, plans);
        });
        Scheder scheder = new Scheder(taskInfos, 10, 2, 10);
        scheder.run();
    }
}

测试结果：