1.Worker Thread模式
Worker的意思是工作的人，在Worker Thread模式中，工人線程Worker thread會逐個取回工作并進行處理，當所有工作全部完成后，工人線程會等待新的工作到來。
Worker Thread模式也被成為Background Thread（背景線程）模式，另外，如果從保存多個工人線程的場所這一點看，我們也可以稱這種模式為Thread Pool模式。
2.Worker Thread模式中的角色
1.Client（委托者）
創建表示工作請求的Request并將其傳遞給Channel。在示例程序中，ClientThread相當于該角色。
2.Channel（通信線路）
Channel角色接受來自于Client的Request，并將其傳遞給Worker。在示例程序中，Channel相當于該角色。
3.Worker（工人）
Worker角色從Channel中獲取Request，并進行工作，當一項工作完成后，它會繼續去獲取另外的Request，在示例程序中，WorkerThread相當于該角色。
4.Request（請求）
Request角色是表示工作的角色，Request角色中保存了進行工作所必須的信息，在示例程序中，Request相當于該角色。
3.Worker Thread使用場景
想象一個場景，一個工廠在生產玩具，在一個車間里，有幾個工人，每次生產部件準備好車間外的人就將部件放到車間的一個桌子上，工人每次做完一個玩具就從桌子上取部件。在這里，注意到，部件并不是直接交給工人的，另外一點，工人并不是做完一個部件就回家換個新人，后者在現實有點滑稽，但是在程序中卻對應一個典型的線程使用方法：線程池。
所謂線程池，就是對線程的復用，當線程執行完任務之后就繼續取其他任務執行，而不是銷毀啟動新線程執行其他任務。因為線程的啟動對于系統性能開銷比較大，所以這樣對于系統性能的提高很有好處。
4.Worker Thread模式程序示例
首先是請求，即玩具的部件
public class Request {
private final String name;
private final int number;
public Request(String name, int number) {
this.name = name;
this.number = number;
}
public void execute(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" executed "+this);
}
@Override
public String toString() {
return "Request=> " + "No." + number + " Name." + name;
}
}
也就是擁有name和number并且execute的時候打印出字段的一個簡單類。
ClientThread，負責將請求放入RequestQueue中，即將部件放到桌子上。
public class ClientThread extends Thread {
private static final Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
private final Channel channel;
public ClientThread(String name, Channel channel) {
super(name);
this.channel = channel;
}
@Override
public void run() {
try {
for (int i = 0; true; i++) {
Request request = new Request(getName(),i);
this.channel.put(request);
Thread.sleep(random.nextInt(1_000));
}
} catch (Exception e) {
}
}
}
Channel類，可以當做車間
public class Channel {
private final static int MAX_REQUEST = 100;
private final Request[] requestQueue;
private final WorkerThread[] workerPool;
private int head;
private int tail;
private int count;
public Channel(int workers) {
this.requestQueue = new Request[MAX_REQUEST];
this.head = 0;
this.tail = 0;
this.count = 0;
this.workerPool = new WorkerThread[workers];
this.init();
}
private void init() {
for (int i = 0; i < workerPool.length; i++) {
workerPool[i] = new WorkerThread("Worker-" + i, this);
}
}
/**
* push switch to start all of worker to work
*/
public void startWorker() {
Arrays.asList(workerPool).forEach(WorkerThread::start);
// List<WorkerThread> workerThreads = Arrays.asList(workerPool);
//
// workerThreads.stream().forEach(WorkerThread::start);
}
public synchronized void put(Request request) {
while (count >= requestQueue.length) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.requestQueue[tail] = request;
this.tail = (tail + 1) % requestQueue.length;
this.count++;
this.notifyAll();
}
public synchronized Request take() {
while (count <= 0) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
Request request = this.requestQueue[head];
this.head = (this.head + 1) % this.requestQueue.length;
this.count--;
this.notifyAll();
return request;
}
}
Requestqueue可以當做桌子，是一個數量有限的請求隊列。threadPool是一個工人線程的數組，這就是一個線程池。在這里提供了putRequest和takeRequest方法，分別是往請求隊列放入請求和取出請，這里使用了上一篇博文講到的生產者消費者模式 java多線程設計模式之消費者生產者模式。確保了WorkerThread和ClientThread之間可以友好合作。
工人線程：
public class WorkerThread extends Thread {
private static final Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
private final Channel channel;
public WorkerThread(String name, Channel channel) {
super(name);
this.channel = channel;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
channel.take().execute();
try {
Thread.sleep(random.nextInt(1_000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
這里就是一個不斷從請求隊列中取出請求然后執行請求的過程，保證了工人線程的復用，并不會執行完一個請求任務就銷毀。
最后是Main：
public class WorkerClient {
public static void main(String[] args) {
final Channel channel = new Channel(5);
channel.startWorker();
new ClientThread("Alex", channel).start();
new ClientThread("Jack", channel).start();
new ClientThread("William", channel).start();
}
}
結果：
Worker-4 executed Request=> No.0 Name.Alex
Worker-2 executed Request=> No.0 Name.Jack
Worker-3 executed Request=> No.0 Name.William
Worker-4 executed Request=> No.1 Name.Jack
Worker-0 executed Request=> No.1 Name.William
Worker-3 executed Request=> No.2 Name.Jack
Worker-2 executed Request=> No.1 Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.2 Name.William
Worker-1 executed Request=> No.3 Name.Jack
Worker-3 executed Request=> No.2 Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.3 Name.William
Worker-0 executed Request=> No.4 Name.Jack
Worker-0 executed Request=> No.3 Name.Alex
Worker-1 executed Request=> No.5 Name.Jack
Worker-3 executed Request=> No.4 Name.William
Worker-1 executed Request=> No.6 Name.Jack
Worker-2 executed Request=> No.4 Name.Alex
Worker-3 executed Request=> No.7 Name.Jack
Worker-0 executed Request=> No.5 Name.William
Worker-1 executed Request=> No.5 Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.8 Name.Jack
Worker-2 executed Request=> No.6 Name.Alex
Worker-0 executed Request=> No.7 Name.Alex
Worker-4 executed Request=> No.8 Name.Alex
Worker-2 executed Request=> No.6 Name.William
省略...
可以看出線程執行任務的線程就是WorkerThread1,2,3,4,5五個，它們不斷執行來自ClientThread Alex,Jack,William的請求任務。
特別感謝:
smartdt--java多線程之Worker Thread模式
易水南風--java多線程設計模式Worker Thread（線程池）
