Java并发编程示例(七)：守护线程的创建和运行

Java有一种特殊线程，守护线程，这种线程优先级特别低，只有在同一程序中的其他线程不执行时才会执行。

由于守护线程拥有这些特性，所以，一般用为为程序中的普通线程（也称为用户线程）提供服务。它们一般会有一个无限循环，或用于等待请求服务，或用于执行任务等。它们不可以做任何重要的工作，因为我们不确定他们什么时才能分配到CPU运行时间，而且当没有其他线程执行时，它们就会自动终止。这类线程的一个典型应用就是Java的垃圾回收。

在本节示例中，我们将创建两个线程，一个是普通线程，向队列中写入事件；另外一个是守护线程，清除队列中的事件，删除存在时间超过10秒的事件。

知其然

按照如下步骤，实现示例程序。

1.创建Event类，该类仅仅用于保存程序执行所需的事件信息。声明两个属性，一个是java.util.Date类型的的date熟悉，另外一个是String类型的event属性；然后生成这两个属性的读写方法。代码如下：

public class Event {
    private Date date;
    private String event;

    public Date getDate() {
        return date;
    }

    public void setDate(Date date) {
        this.date = date;
    }

    public String getEvent() {
        return event;
    }

    public void setEvent(String event) {
        this.event = event;
    }
}

2.创建一个名为WriterTask的类，并且实现Runnable接口。代码如下：

public class WriterTask implements Runnable {

3.声明一个用来存储事件的队列属性，实现类的构造函数，并且利用其参数来初始化队列属性。代码如下：

private Deque<Event> deque;

public WriterTask(Deque<Event> deque) {
    this.deque = deque;
}

4.实现该任务的run()方法，方法中含有一个遍历100次的循环。在每次遍历中，创建一个新的Event对象，然后保存到队列中，再睡眠1秒钟。代码如下：

@Override
public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        Event event = new Event();
        event.setDate(new Date());
        event.setEvent(String.format("The thread ％s has generated an event",
                Thread.currentThread().getId()));
        deque.addFirst(event);
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5.创建一个名为CleanerTask的类，并继承Thread类。代码如下：

public class CleanerTask extends Thread {

6.声明一个用来存储事件的队列属性，实现类的构造函数，并且利用其参数来初始化队列属性。在构造方法中，通过调用setDaemon()方法，将该线程设置为守护线程。代码如下：

private Deque<Event> deque;

public CleanerTask(Deque<Event> deque) {
    this.deque = deque;
    setDaemon(true);
}

7.实现run()方法，方法体内有一个无限循环，用于获取当前时间，然后调用clearn()方法。代码如下：

@Override
public void run() {
    while (true) {
        Date date = new Date();
        clean(date);
    }
}

8.实现clean()方法，在该方法内，获取最后面的一个时间，然后检查时间时间和当前时间的时间差，如果在10秒钟之前创建的，则删除当前事件，再检查下一个事件。如果有事件被删除，则显示打印出被删除事件的信息，然后还将打印出队列的最新长度，这样就可以观察到程序的执行进展。代码如下：

private void clean(Date date) {
    long difference;
    boolean delete;

    if (deque.size() == 0) {
        return;
    }

    delete = false;
    do {
        Event e = deque.getLast();
        difference = date.getTime() - e.getDate().getTime();
        if (difference > 10000) {
            System.out.printf("Cleaner: ％s\n", e.getDate());
            deque.removeLast();
            delete = true;
        }
    } while (difference > 10000);

    if (delete) {
        System.out.printf("Clearner: Size of the queue: ％d\n", deque.size());
    }
}

9.创建程序的主类，Main类，然后实现main()方法。代码如下：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

10.使用Deque类创建存储事件的队列。代码如下：

Deque<Event> deque = new ArrayDeque<>();

11.创建并启动三个WriterTask线程和一个CleanerTask线程。代码如下：

Deque<Event> deque = new ArrayDeque<>();
WriterTask writer = new WriterTask(deque);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    Thread thread = new Thread(writer);
    thread.start();
}

CleanerTask cleaner = new CleanerTask(deque);
cleaner.start();

12.执行程序，查看执行结果。

知其所以然

分析程序的执行结果就可以看出，队列先增加到30，然后就在27到30之间变化，知道程序执行结束。

程序首先从三个WriterTask线程开始执行，每个线程先队列增加一个事件，然后睡眠1秒钟。在前10秒过后，在队列中将存在三十个事件。在这10秒期间，当三个WriterTask线程都睡眠时，CleanerTask线程也会运行，但是不会删除任何事件，因为所有的事件的生成时间还不超过10秒。在前10秒过后的时间里，每秒钟三个WriterTask向队列中添加三个事件；同样，CleanerTask每秒会删除三个事件。所以，事件的数目在27到30之间徘徊。

当WriterTask线程都休眠时，我们就可以自由处理时间，这段时间让守护线程得以运行。如果将WriterTask线程的睡眠时间设置得更短一点，那么CleanerTask线程将获取更少的CPU运行时间。果真如此的话，因为CleanerTask线程一直得不到足够的运行时间不能用于删除足够的事件，队列的长度将会一直增长下去。

永无止境

仅能在调用start()方法之前，通过调用setDaemon()方法将线程设置为守护线程。一旦线程开始运行，则不能修改守护状态。

还可以使用isDaemon()来检查一个线程是否为守护线程。如果是守护线程，则返回true；如果是普通线程，则返回false。

拿来主义

本文是从 《Java 7 Concurrency Cookbook》 （D瓜哥窃译为 《Java7并发示例集》 ）翻译而来，仅作为学习资料使用。没有授权，不得用于任何商业行为。

小有所成

本节所用的所有示例代码的完整版。

Event类的完整代码

package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe7;

import java.util.Date;

/**
 * 事件信息类
 * Date: 2013-09-19
 * Time: 22:56
 */
public class Event {
    private Date date;
    private String event;

    public Date getDate() {
        return date;
    }

    public void setDate(Date date) {
        this.date = date;
    }

    public String getEvent() {
        return event;
    }

    public void setEvent(String event) {
        this.event = event;
    }
}

WriterTask类的完整代码

package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe7;

import java.util.Date;
import java.util.Deque;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 每秒生成一个事件。
 * Date: 2013-09-19
 * Time: 22:59
 */
public class WriterTask implements Runnable {
    private Deque<Event> deque;

    public WriterTask(Deque<Event> deque) {
        this.deque = deque;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            Event event = new Event();
            event.setDate(new Date());
            event.setEvent(String.format("The thread ％s has generated an event",
                    Thread.currentThread().getId()));
            deque.addFirst(event);
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

CleanerTask类的完整代码

package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe7;

import java.util.Date;
import java.util.Deque;

/**
 * 事件清理
 * Date: 2013-09-19
 * Time: 23:33
 */
public class CleanerTask extends Thread {
    private Deque<Event> deque;

    public CleanerTask(Deque<Event> deque) {
        this.deque = deque;
        setDaemon(true);
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            Date date = new Date();
            clean(date);
        }
    }

    /**
     * 删除事件。
     *
     * @param date
     */
    private void clean(Date date) {
        long difference;
        boolean delete;

        if (deque.size() == 0) {
            return;
        }

        delete = false;
        do {
            Event e = deque.getLast();
            difference = date.getTime() - e.getDate().getTime();
            if (difference > 10000) {
                System.out.printf("Cleaner: ％s\n", e.getDate());
                deque.removeLast();
                delete = true;
            }
        } while (difference > 10000);

        if (delete) {
            System.out.printf("Clearner: Size of the queue: ％d\n", deque.size());
        }
    }
}

Main类的完整代码

package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe7;

import java.util.ArrayDeque;
import java.util.Deque;

/**
 * Date: 2013-09-19
 * Time: 23:54
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Deque<Event> deque = new ArrayDeque<>();
        WriterTask writer = new WriterTask(deque);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Thread thread = new Thread(writer);
            thread.start();
        }

        CleanerTask cleaner = new CleanerTask(deque);
        cleaner.start();
    }
}