基于多线程的方式优化 FLink 程序

每周聚焦

发布于 2024-06-05 14:54:54

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发布于 2024-06-05 14:54:54

一、前言

线程算是相对较高级的内容，主要的原因不是说他难，而是它不可见。最近基于多线程的方式优化了一些 FLink 程序，所以这一系列，我们聊聊多线程

二线程

2.1 进程和线程关系

进程是计算机系统进行资源分配和调度的最小单位，换句话说我们平时双击那些后缀为 .exe的文件时都会产生一个进程。

进程可以产生若干个线程，是程序执行的最小单位，换句话说，进程就是房子，线程就是房子内一个个干活的人

2.2 为什么需要线程

线程在计算机编程中扮演着重要角色，其重要性主要体现在以下几个方面：

提高程序响应性：通过多线程处理，程序可以变得更加灵活和响应更加及时。在一个单线程程序中，如果有一个耗时的操作，会导致整个程序阻塞，影响用户体验；而多线程可以使程序保持活跃，允许其他线程继续执行，从而提高程序的响应性。
提高程序性能：多线程可以充分利用多核处理器的优势，实现并发执行多个任务，加快程序运行速度，提高系统整体性能。通过并行执行，程序可以更有效地利用计算资源，加快任务完成的速度。
实现并发处理：多线程允许程序同时执行多个任务，这对于需要同时处理多个事件或任务的应用程序至关重要。例如，在服务器端应用中，多线程可以同时处理多个客户端请求。
资源共享：多个线程可以共享进程的资源，如内存空间、文件句柄等，这种资源共享有助于简化程序设计，并提高效率。不同线程之间可以相互通信、共享数据，协同工作来完成复杂任务。
实现复杂逻辑：有些程序需要同时进行多项任务，通过多线程可以更好地组织和管理复杂的逻辑，提高程序的可维护性和可拓展性。
实现异步编程：多线程可以实现异步操作和事件驱动，允许程序在等待某些操作完成时继续执行其他操作，提高程序的效率和灵活性。异步编程模型通过非阻塞方式进行任务处理，可以有效提升程序的吞吐量和性能。综合以上原因，线程在计算机编程中是不可或缺的，它提供了一种有效的机制来实现并发处理、提高程序的响应性和性能、实现资源共享以及管理复杂的程序逻辑。因此，了解和灵活运用线程是提升程序效率和优化系统性能的重要手段。

2.3 线程的状态

java复制代码public enum State {
    /**
     * Thread state for a thread which has not yet started.
     */
    NEW,

    /**
     * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
     * state is executing in the Java virtual machine but it may
     * be waiting for other resources from the operating system
     * such as processor.
     */
    RUNNABLE,

    /**
     * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
     * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock
     * to enter a synchronized block/method or
     * reenter a synchronized block/method after calling
     * {@link Object#wait() Object.wait}.
     */
    BLOCKED,

    /**
     * Thread state for a waiting thread.
     * A thread is in the waiting state due to calling one of the
     * following methods:
     * <ul>
     *   <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li>
     *   <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li>
     *   <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li>
     * </ul>
     *
     * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to
     * perform a particular action.
     *
     * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt>
     * on an object is waiting for another thread to call
     * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on
     * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt>
     * is waiting for a specified thread to terminate.
     */
    WAITING,

    /**
     * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
     * A thread is in the timed waiting state due to calling one of
     * the following methods with a specified positive waiting time:
     * <ul>
     *   <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li>
     *   <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li>
     *   <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li>
     *   <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li>
     *   <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li>
     * </ul>
     */
    TIMED_WAITING,

    /**
     * Thread state for a terminated thread.
     * The thread has completed execution.
     */
    TERMINATED;
}

2.4 如何创建线程

java复制代码Thread thread = new Thread();
thread.start();

在Java中，当调用线程对象的start()方法时，实际上是调用了start0()方法，该方法会启动一个新的本地操作系统线程，然后调用Java中的run()方法来执行线程的任务。所有线程的主要工作的方法就是 run 方法，那么怎么样来丰富 run 方法的内容呢？

首先通过匿名内部类来启动线程，如：

java复制代码Thread thread1 = new Thread(){
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (Thread.currentThread().isInterrupted()){
                System.out.println("Interruted!");
                break;
            }
            Thread.yield();
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println("thread1==");
        }
    }
} ;

thread1.start();

当然也可以实现 Runnable 接口来实现线程的功能

java复制代码public class CreateThread3 implements Runnable {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new CreateThread3());
        t1.start();
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Oh,I am Runnable");
    }

}

2.5 线程停止

2.5.1 使用标识

java复制代码public class ControlledThread extends Thread {
    private volatile boolean shouldStop = false;

    public void stopThread() {
        shouldStop = true;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (!shouldStop) {
            // 线程执行的任务
            System.out.println("Thread is running...");
        }
        System.out.println("Thread stopped.");
    }

    public static void main(String[] args) {
        ControlledThread thread = new ControlledThread();
        thread.start();

        // 模拟停止线程
        try {
            Thread.sleep(3000); // 等待3秒
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        thread.stopThread();
    }
}

需要注意的是，这里使用 volatile 变量来保证该变量对于任意线程可见，如果不用 volatile 的话，则线程可能会无法停止

2.5.2 使用 interrup()

java复制代码public class InterruptedThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        while (!Thread.interrupted()) {
            // 线程执行的任务
            System.out.println("Thread is running...");
        }
        System.out.println("Thread stopped.");
    }

    public static void main(String[] args) {
        InterruptedThread thread = new InterruptedThread();
        thread.start();

        // 模拟停止线程
        try {
            Thread.sleep(3000); // 等待3秒
            thread.interrupt(); // 中断线程
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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