本文介绍了如何实现一个支持可靠取消操作的生产者消费者日志服务。从Bad Way到Good Way，逐步优化，通过使用计数器和阻塞队列的中断特性，确保在取消操作时不会丢失日志数据。最后总结了这种设计思想在并发编程中的应用。
今天看了下《并发编程实战》，觉得日志服务的生产消费者demo挺有趣的，故自己实现了下；
Bad Way
以下为第一种，较差的实现方式
package hpsyche.log;
import org.junit.Test;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
/**
* @author Hpsyche
*/
public class BadLogWriter {
private final BlockingQueue<String> queue;
private final LoggerThread logger;
private final static int CAPACITY = 3;
public BadLogWriter() {
this.queue = new LinkedBlockingQueue<String>(CAPACITY);
this.logger = new LoggerThread();
}
public void start() {
if (!logger.isAlive()) {
logger.start();
}
}
public void log(String msg) throws InterruptedException {
System.out.println(msg);
queue.put(msg.split(":")[1]);
}
public void shutdown() {
logger.interrupt();
}
private class LoggerThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
System.out.println("取出日志：" + queue.take());
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
@Test
public void test() {
BadLogWriter log = new BadLogWriter();
log.start();
int i = 1;
try {
while (true) {
Thread.currentThread().sleep(2000);
log.log("队列加入日志:" + (i++));
if (i == 3) {
log.shutdown();
}
}
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
}
如出现意外情况，导致日志线程中断（例题中在i==3时，关闭LoggerThread）此时存在两个问题：
-
因为生产者并不是一个专门的线程，难以同时取消此生产者和消费者，如以上案例会出现生产者一直生产，直到阻塞队列LinkedBlockingQueue满，无法解除阻塞状态；
console输出如下
队列加入日志:1
取出日志：1
java.lang.InterruptedException
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:1220)
队列加入日志:2
取出日志：2
at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock.lockInterruptibly(ReentrantLock.java:335)
at java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.take(LinkedBlockingQueue.java:439)
at hpsyche.log.BadLogWriter$LoggerThread.run(BadLogWriter.java:43)
队列加入日志:3
队列加入日志:4
- 那些正在等待写入的日志直接丢失；
NOT BAD WAY
鉴于以上情况，我们考虑设置一个状态码，来标识“请求是否已关闭”，
package hpsyche.log;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import org.junit.Test;
/**
* @author Hpsyche
*/
public class LogWriter {
private final BlockingQueue<String> queue;
private final LoggerThread logger;
private final static int CAPACITY = 3;
private boolean isShutdown;
public LogWriter() {
this.queue = new LinkedBlockingQueue<String>(CAPACITY);
this.logger = new LoggerThread();
}
public void start() {
if (!logger.isAlive()) {
logger.start();
}
}
public void log(String msg) throws InterruptedException {
if (!isShutdown) {
System.out.println(msg);
queue.put(msg.split(":")[1]);
} else {
// Thread.currentThread().sleep(6000);
throw new IllegalStateException("日志已关闭");
}
}
public void setShutdown(boolean isShutdown) {
this.isShutdown = isShutdown;
}
private class LoggerThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
// Thread.currentThread().sleep(2000);
System.out.println("取出日志：" + queue.take());
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
@Test
public void test() {
LogWriter log = new LogWriter();
log.start();
int i = 1;
while (true) {
try {
//把日志放入队列
log.log("队列加入日志:" + (i++));
if (i == 3) {
log.setShutdown(true);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
在i==3时，设置关闭状态码，通过if判断isShutdown来实现对生产者线程的控制，避免了第一种情况中的生产者一直生产的问题；
但是，此时无法解决第二个问题，即会丢失未消费的阻塞队列中的数据，在LoggerThread中加入sleep来测试，如下：
private class LoggerThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
Thread.currentThread().sleep(2000);
System.out.println("取出日志：" + queue.take());
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
此时错误信息如下：
队列加入日志:1
队列加入日志:2
java.lang.IllegalStateException: 日志已关闭
...........
at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.prepareStreamsAndStart(JUnitStarter.java:242)
at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.main(JUnitStarter.java:70)
此时阻塞队列中的日志直接丢失，可以通过一些技巧来降低这种情况的概率，如在生产者线程结束前，等待一段时间，但是治标不治本，还是有可能导致线程发生故障。
GOOD WAY
在书中提到了一种方式：
由于阻塞队列take能响应中断，故可以通过一个计数器来“保持”日志的输出与存储，生产者需要给计数器递增计数，而消费者线程需要通过计数器来确保消费全部被消息，当输出线程中断时，让通过interrupt让take也中断，此时让计时器去判断是否还需要循环存储日志。
（注意：在计数器的递增、递减和判断过程，都需要加入同步来防止线程问题。）
具体实现如下；
package hpsyche.log;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import org.junit.Test;
/**
* 日志类添加可靠的取消操作
*
* @author xiaof
*/
public class GoodLogWriter {
private final BlockingQueue<String> queue;
private final LoggerThread loggerThread;
private boolean isShutdown;
//如果线程停止提交任务，线程不能停，要把剩余的任务提交结束
private int reservations;
private final static int CAPACITY = 500;
public GoodLogWriter() {
//队列长度
this.queue = new LinkedBlockingQueue<String>(CAPACITY);
this.loggerThread = new LoggerThread();
}
public void start() {
//判断这个线程是否已经启动
if (!loggerThread.isAlive()) {
loggerThread.start();
}
}
public void log(String msg) throws InterruptedException {
//System.out.println("放入2:"+msg);
//放入日志队列并阻塞队列
synchronized (this) {
if (isShutdown)
//一旦shutdown，存储线程直接断开，并不会加入阻塞队列中
throw new IllegalStateException("日志开关没有打开");
++reservations;
}
System.out.println("放入:"+msg);
queue.put(msg);
}
public void stop() {
synchronized (this) {
isShutdown = true;
}
//准备中断存储线程（Thread.currentThread().sleep(100000);会抛出异常，
//同时由于此时还阻塞队列还存在元素，继续循环一次，确保日志不会丢失
loggerThread.interrupt();
}
private class LoggerThread extends Thread {
public void run() {
try {
int i=0;
while (true) {
i++;
try {
//对日志类上锁
synchronized (GoodLogWriter.this) {
//除了判断中断外，还需要reservations == 0
if (isShutdown && reservations == 0) {
System.out.println(666);
break;//停止线程
}
}
System.out.println("第"+i+"次准备存储");
if(i==2){
Thread.currentThread().sleep(100000);
}
//取出日志信息
String msg = queue.take();
System.out.println("存储:"+msg);
//提交成功一条，对阻塞的数据计数减少一条
synchronized (GoodLogWriter.this) {
--reservations;
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} finally {
System.out.println("日志结束..........");
}
}
}
@Test
public void test() {
GoodLogWriter log = new GoodLogWriter();
log.start();
int i = 1;
while (true) {
try {
Thread.currentThread().sleep(2000);
//把日志放入队列
log.log("日志:" + i++);
Thread.currentThread().sleep(2000);
if (i == 4) {
log.stop();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
代码中已给出详细的注释，只要关注的是reservations的变化，console输出结果如下：
第1次准备存储
放入:日志:1
存储:日志:1
第2次准备存储
放入:日志:2
放入:日志:3
第3次准备存储java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
存储:日志:2
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
第4次准备存储
at hpsyche.log.GoodLogWriter$LoggerThread.run(GoodLogWriter.java:73)
存储:日志:3
666
日志结束..........
java.lang.IllegalStateException: 日志开关没有打开
at hpsyche.log.GoodLogWriter.log(GoodLogWriter.java:40)
at hpsyche.log.GoodLogWriter.test(GoodLogWriter.java:101)
在存储第三次后存储线程被阻塞，此时调用loggerThread.interrupt();使得线程抛出InterruptedException，但由于reservations并不为0，线程会继续循环，直至所有数据，所以我们可以看到：放入了三次日志，也成功存储了三次日志。
总结
其实这个demo并不难理解，感觉其中的思想挺有趣的，貌似阻塞队列其中的put、take操作已经足够，不需要我们再提供计数器去保持什么状态了，但在本文三次操作中，可以看到通过计数与阻塞队列结合，可以实现一定程度的可靠的线程取消操作。
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