项目方案：Java线程限制执行

简介

在一些场景下，我们希望对并发执行的线程进行限制，以控制系统资源的使用和保持系统稳定。本项目方案将介绍如何使用Java实现线程限制执行的功能。我们将设计一个简单的线程池来管理并发执行的任务，并使用信号量来限制线程的数量。

项目要求

  • 实现一个线程池，能够接收并发执行的任务。
  • 设置线程池的最大线程数，超过最大线程数的任务将被排队等待执行。
  • 当线程池中的线程全部被占用时，新的任务将被阻塞，直到线程池有可用的线程。
  • 能够手动暂停和恢复线程池的执行。

技术选型

  • Java语言版本：Java 8
  • 线程池实现：ThreadPoolExecutor类
  • 信号量实现：Semaphore类

代码实现

1. 创建线程池类

import java.util.concurrent.*;

public class CustomThreadPool {
    private ThreadPoolExecutor executor;
    private Semaphore semaphore;
    
    public CustomThreadPool(int maxThreads) {
        executor = new ThreadPoolExecutor(maxThreads, maxThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>());
        semaphore = new Semaphore(maxThreads);
    }
    
    public void submitTask(Runnable task) throws InterruptedException {
        semaphore.acquire();  // 获取信号量，如果无可用许可则阻塞
        executor.execute(() -> {
            try {
                task.run();
            } finally {
                semaphore.release();  // 释放信号量
            }
        });
    }
    
    public void pause() {
        executor.pause();  // 暂停线程池的执行
    }
    
    public void resume() {
        executor.resume();  // 恢复线程池的执行
    }
}

2. 使用线程池执行任务

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CustomThreadPool threadPool = new CustomThreadPool(5);
        
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int taskId = i;
            Runnable task = () -> {
                System.out.println("Task " + taskId + " is running.");
                try {
                    Thread.sleep(1000);  // 模拟任务执行时间
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("Task " + taskId + " is completed.");
            };
            threadPool.submitTask(task);
            System.out.println("Task " + taskId + " is submitted.");
        }
        
        threadPool.pause();  // 暂停线程池的执行
        
        Thread.sleep(5000);  // 等待5秒
        
        threadPool.resume();  // 恢复线程池的执行
    }
}

序列图

sequenceDiagram
    participant Main
    participant CustomThreadPool
    participant ThreadPoolExecutor
    participant Semaphore
    participant Task
    
    Main ->> CustomThreadPool: 创建线程池，设置最大线程数
    Main ->> CustomThreadPool: 循环提交任务
    CustomThreadPool ->> Semaphore: 获取信号量
    Semaphore ->> ThreadPoolExecutor: 请求线程
    ThreadPoolExecutor ->> Task: 执行任务
    Task ->> CustomThreadPool: 释放信号量
    CustomThreadPool ->> Main: 任务执行完成
    Main ->> CustomThreadPool: 暂停线程池的执行
    Main ->> CustomThreadPool: 等待5秒
    Main ->> CustomThreadPool: 恢复线程池的执行

关系图

erDiagram
    CUSTOM_THREAD_POOL ||..|| THREAD_POOL_EXECUTOR : has
    CUSTOM_THREAD_POOL ||--|| SEMAPHORE : has

总结

本项目方案展示了如何使用Java实现线程限制执行的功能。通过自定义线程池类和信号量，我们能够限制并发执行的线程数量，并实现线程的暂停和恢复功能。这种方案可以应用于需要控制线程数目的系统中，以保持系统资源的使用和系统的稳定性。