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過多的線程

編輯:關於JAVA

有些時候,我們會發現ColorBoxes幾乎陷於停頓狀態。在我自己的機器上,這一情況在產生了10×10的網格之後發生了。為什麼會這樣呢?自然地,我們有理由懷疑AWT對它做了什麼事情。所以這裡有一個例子能夠測試那個猜測,它產生了較少的線程。代碼經過了重新組織,使一個Vector實現了Runnable,而且那個Vector容納了數量眾多的色塊,並隨機挑選一些進行更新。隨後,我們創建大量這些Vector對象,數量大致取決於我們挑選的網格維數。結果便是我們得到比色塊少得多的線程。所以假如有一個速度的加快,我們就能立即知道,因為前例的線程數量太多了。如下所示:
 

//: ColorBoxes2.java
// Balancing thread use
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
import java.util.*;

class CBox2 extends Canvas {
  private static final Color[] colors = { 
    Color.black, Color.blue, Color.cyan, 
    Color.darkGray, Color.gray, Color.green,
    Color.lightGray, Color.magenta, 
    Color.orange, Color.pink, Color.red, 
    Color.white, Color.yellow 
  };
  private Color cColor = newColor();
  private static final Color newColor() {
    return colors[
      (int)(Math.random() * colors.length)
    ];
  }
  void nextColor() {
    cColor = newColor();
    repaint();
  }
  public void paint(Graphics  g) {
    g.setColor(cColor);
    Dimension s = getSize();
    g.fillRect(0, 0, s.width, s.height);
  }
}

class CBoxVector 
  extends Vector implements Runnable {
  private Thread t;
  private int pause;
  public CBoxVector(int pause) {
    this.pause = pause;
    t = new Thread(this);
  }
  public void go() { t.start(); }
  public void run() {
    while(true) {
      int i = (int)(Math.random() * size());
      ((CBox2)elementAt(i)).nextColor();
      try {
        t.sleep(pause);
      } catch(InterruptedException e) {}
    } 
  }
}

public class ColorBoxes2 extends Frame {
  private CBoxVector[] v;
  public ColorBoxes2(int pause, int grid) {
    setTitle("ColorBoxes2");
    setLayout(new GridLayout(grid, grid));
    v = new CBoxVector[grid];
    for(int i = 0; i < grid; i++)
      v[i] = new CBoxVector(pause);
    for (int i = 0; i < grid * grid; i++) {
      v[i % grid].addElement(new CBox2());
      add((CBox2)v[i % grid].lastElement());
    }
    for(int i = 0; i < grid; i++)
      v[i].go();
    addWindowListener(new WindowAdapter() {
      public void windowClosing(WindowEvent e) {
        System.exit(0);
      }
    });
  }   
  public static void main(String[] args) {
    // Shorter default pause than ColorBoxes:
    int pause = 5;
    int grid = 8;
    if(args.length > 0) 
      pause = Integer.parseInt(args[0]);
    if(args.length > 1)
      grid = Integer.parseInt(args[1]);
    Frame f = new ColorBoxes2(pause, grid);
    f.setSize(500, 400);
    f.setVisible(true);  
  }
} ///:~

在ColorBoxes2中,我們創建了CBoxVector的一個數組,並對其初始化,使其容下各個CBoxVector網格。每個網格都知道自己該“睡眠”多長的時間。隨後為每個CBoxVector都添加等量的Cbox2對象,而且將每個Vector都告訴給go(),用它來啟動自己的線程。
CBox2類似CBox——能用一種隨機選擇的顏色描繪自己。但那就是CBox2能夠做的全部工作。所有涉及線程的處理都已移至CBoxVector進行。
CBoxVector也可以擁有繼承的Thread,並有一個類型為Vector的成員對象。這樣設計的好處就是addElement()和elementAt()方法可以獲得特定的參數以及返回值類型,而不是只能獲得常規Object(它們的名字也可以變得更短)。然而,這裡采用的設計表面上看需要較少的代碼。除此以外,它會自動保留一個Vector的其他所有行為。由於elementAt()需要大量進行“封閉”工作,用到許多括號,所以隨著代碼主體的擴充,最終仍有可能需要大量代碼。
和以前一樣,在我們實現Runnable的時候,並沒有獲得與Thread配套提供的所有功能,所以必須創建一個新的Thread,並將自己傳遞給它的構建器,以便正式“啟動”——start()——一些東西。大家在CBoxVector構建器和go()裡都可以體會到這一點。run()方法簡單地選擇Vector裡的一個隨機元素編號,並為那個元素調用nextColor(),令其挑選一種新的隨機顏色。
運行這個程序時,大家會發現它確實變得更快,響應也更迅速(比如在中斷它的時候,它能更快地停下來)。而且隨著網格尺寸的壯大,它也不會經常性地陷於“停頓”狀態。因此,線程的處理又多了一項新的考慮因素:必須隨時檢查自己有沒有“太多的線程”(無論對什麼程序和運行平台)。若線程太多,必須試著使用上面介紹的技術,對程序中的線程數量進行“平衡”。如果在一個多線程的程序中遇到了性能上的問題,那麼現在有許多因素需要檢查:
(1) 對sleep,yield()以及/或者wait()的調用足夠多嗎?
(2) sleep()的調用時間足夠長嗎?
(3) 運行的線程數是不是太多?
(4) 試過不同的平台和JVM嗎?
象這樣的一些問題是造成多線程應用程序的編制成為一種“技術活”的原因之一。

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