【胡思亂想】JNI與執行緒池的維護

執行緒池 JNI · 發表 2018-10-28 19:07:00

摘要： JNI中，C/C++程式碼裡建立的資源不由Java GC處理，故這裡的資源必須由C/C++程式碼明確釋放。在JNI中，C/C++回撥Java的方法是呼叫一個CallXXMethod函式來實現的，如果回撥的方法結束，C/C++執行下一行程式碼。故猜測，由C/C++建立的OS執行緒應該會在執...

JNI中，C/C++程式碼裡建立的資源不由Java GC處理，故這裡的資源必須由C/C++程式碼明確釋放。在JNI中，C/C++回撥Java的方法是呼叫一個CallXXMethod函式來實現的，如果回撥的方法結束，C/C++執行下一行程式碼。

故猜測，由C/C++建立的OS執行緒應該會在執行完run方法後釋放，不然好像也沒有其他合適的時間點來對執行緒進行釋放了。因為按照語義的話，既然執行緒的任務已經完成，那執行緒還留著幹什麼，就應該被釋放。

有些時候，我們需要維護一個執行緒池來減少建立和釋放執行緒的開銷，讓一些執行緒完成當前任務後被收回到執行緒池，等待接受下一個任務。根據前面的猜測，run方法結束後，OS執行緒將被釋放。我們要維護執行緒池，就是不能讓執行緒被釋放。所以我們就要阻止run方法返回。當Thread.run把target.run執行完的時候，利用wait掛起執行緒。直到有新的target，才喚醒當前執行緒。

以下是我在舊版的《Thinking in Enterprise Java》中看到的執行緒池的實現。

public class Worker extends Thread { //工作者執行緒
public static final Logger logger = Logger.setLogger("Worker"); //類日誌
private String workerId; //工作者ID
private Runnable task;//任務物件
private ThreadPool threadPool;//執行緒池引用，方便操作。

static { //靜態塊，配置logger
try {
logger.setUseParentHandlers(false);
FileHandler ferr = new FileHandler("WorkerErr.log");
ferr.setFormatter(new SimpleFormatter());
logger.addHandler(ferr);
} catch(IOException e) {
System.out.println("Logger not initialized.");
}
}

public Worker(String id, ThreadPool pool) {
workerId = id;
threadPool = pool;
start();//建立即啟動
}

public void setTask(Runnable t) { //這裡放入新任務，並喚醒執行緒，進入就緒佇列。
task = t;
synchronized(this) {
notify(); //wait、notify方法都必須獲取對應的鎖
}
}

public void run() {
try {
while(!threadPool.isStopped()) { //如果執行緒池未停止工作，此執行緒不釋放
synchronized(this) {
if(task != null) {
try {
task.run(); //執行任務
} catch(Exception e) {
logger.log(Level.SERVER, "Exception in source Runnable task", e);
}
threadPool.putWorker(this); //完成當前任務，回收到執行緒池
}
wait(); //完成任務或無任務時，掛起執行緒。免得空迴圈浪費時間片。

}
}
//跳出迴圈，意味著執行緒池結束工作，此執行緒也將停止工作
System.out.println(this + " Stopped");
} catch(InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}

public String toString() {
return "Worker: " + workerId;
}

}

public class ThreadPool extends Thread { //執行緒池, 同樣是一個執行緒，負責接收和分配任務
private static final int DEFAULT_NUM_WORKERS = 5; //預設執行緒池大小為5
private LinkedList workerPool = new LinkedList(); //空閒執行緒列表 
private LinkedList taskQueue = new LinkedList();//任務列表
private boolean stopped = false; //執行緒池的工作狀態

public ThreadPool() { //預設構造方法，執行緒池大小預設
this(DEFAULT_NUM_WORKERS);
}

public ThreadPool(int numOfWorkers) { //自定義執行緒池大小
for(int i=0;i<numOfWorkers;i++){
workerPool.add(new Worker("" + i, this));
}
start(); //建立即啟動
}

public void run() { //分發任務
try {
while(!stopped) {
if(taskQueue.isEmpty()) { //如果任務佇列為空，掛起當前執行緒。 也就是暫停執行緒池的分發任務的工作
synchronized(taskQueue) {
taskQueue.wait(); //不管呼叫哪個物件的wait方法，都是掛起當前執行它的執行緒。
}
} else if(workerPool.isEmpty()) { //如果沒有空閒的執行緒，則暫停執行緒池的工作。
synchronized(workerPool) {
workerPool.wait();
}
}
//有任務，且有空閒執行緒的情況=> 從空閒執行緒中取出一個執行緒，讓其負責任務佇列中的一個任務
getWorker().setTask((Runnable)taskQueue.removeLast());
}
} catch(InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}

public void addTask(Runnable task) {
synchronized(taskQueue) {
taskQueue.addFirst(task);
taskQueue.notify(); //通知已有新任務，如果前面執行緒因無任務被掛起，這個操作將喚醒執行緒
}
}

public void putWorker(Worker worker) {
synchronized(workerPool) {
workerPool.addFirst(worker);
workerPool.notify(); //通知已有新空閒執行緒，如果前面執行緒因無空閒工作者執行緒被掛起，此操作將喚醒執行緒
}
}

public Worker getWorker() {
return (Worker) workerPool.removeLast(); //取出一個空閒執行緒，並從列表中移除。
}

public boolean isStopped() {
return stopped;
}

public void stopThreads() { //關閉執行緒池
stopped = true;
Iterator it = workerPool.Iterator();
//這裡喚醒掛起的工作者執行緒，使得它醒來並發現ThreadPool已關閉，並結束run方法 => 釋放OS執行緒
while(it.hasNext()) { 
Worker w = (Worker)it.next();
synchronized(w) {
w.notify();
}
}
}

}

對這個程式碼的認識，在註釋裡已經表現的很清楚了。另外，我還覺得，ThreadPool和Woker的關係有點觀察者模式 的味道，Woker是觀察者，ThreadPool是被觀察者/主題。不過，與標準的觀察者模式不同的是，ThreadPool接受到新任務（發生了變化），並沒有通知所有Worker。

【胡思亂想】JNI與執行緒池的維護

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