Java多线程环境下如何高效安全处理数据(输入输出流、文件、网络等)(一)

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  这个标题可能有些歧义,我也不知道该取什么标题,知道的同学帮忙取下.同时这只是我平时的一个总结,
问题估计会有很多,大家帮忙指正,谢谢！
这里先说下应用场景,比如:
   1)需要一直处理一个文件目录,处理里面的文件.文件过多,单线程恐怕速度跟不上,于是使用多线程.
    2)网络下载,需要下载很多URL.单线程也是速度跟不上,于是一个URL用一个线程去下载并处理(如爬虫,这也是我写爬虫的总结).
 
再说下如何高效安全:
    1)以上不可能每一个文件,每一个URL就开一个线程去处理.肯定是先初始化一个线程池,然后将文件、URL放入一个容器(比如队列),然后线程从容器里获取数据去处理,处理完了,就再获取,如此直到处理完毕.
    2)可能文件或者URL的数据会很大,足让你内存溢出.或者多个线程的数据加起来也足以让你内存爆掉.那肯定要设置内存装载的数据大小限制,也就是所谓的缓存。当缓存写满了,再考虑写入文件.
    3)由于线程固定,缓存也是固定,写入的文件也是固定.那这些都是可循环利用的对象。不可能每一次处理都是new,那是极大的浪费。所以可以固定线程的个数,缓存的大小(可以控制内存大小),甚至那个备份文件也是一直可以循环所有的对象
  
所需要的东西:
    1)干活的线程
    2)接活的容器
    3)线程池
    4)可将数据放入内存达到一定阀值后再写入文件的类,同时提供返回数据的功能(内存和文件里的数据都得返回).返回数据也有多种形式,字符串、流?同时也得考虑循环利用,毕竟也是固定的
   5)附加功能:
         a.内容可以指纹化(MD5或SHA1)
         b.可以如InputStream的mark,reset等.毕竟这一切都可以当做输入输出流来处理,我接下来的代码也是
         c.可以控制处理的速度,比如这个场景是下载URL(网络爬虫),我不想下载速度过快.
         d.待补充

 

大概的设计:
   1)干活的线程 MyThread
   2)接活的容器 具体看你的应用,例子里有
    3)线程池   具体也看你的应用,我这里只是测试代码里弄个线程组
    4)处理数据的类:
          a.读数据到内存或文件中的类:MyOutputStream
          b.MyOutputStream里面又要返回数据的类:MyInputStream

 

接下来开始贴代码了.

1)可以读取数据,如果数据过多达到缓存,可以写入文件的类

Java代码  

1. import java.io.File;  
2. import java.io.FileOutputStream;  
3. import java.io.IOException;  
4. import java.io.OutputStream;  
5.   
6. public class MyOutputStream extends OutputStream {  
7.     private boolean isOpen;         // 是否已经打开  
8.     private long size;              // 数据总大小  
9.     private String backedFileName;  // 超出缓存,要写入到的文件名  
10.     private OutputStream diskStream;// 超出缓存,写入到文件的OutputStream  
11.     private byte[] buffer;          // 缓存  
12.     private long position;          // 当前位置  
13.     private boolean recording;      // 是否记录数据中  
14.       
15.       
16.     public MyOutputStream(int bufferSize,String backedFileName){  
17.         this.buffer=new byte[bufferSize];  
18.         this.backedFileName=backedFileName;  
19.         this.recording=true;  
20.     }  
21.       
22.     public void open() throws IOException{  
23.         if(isOpen()){  
24.             throw new IOException("MyOutputStream already open for ".concat(Thread.currentThread().getName()));  
25.         }  
26.         isOpen=true;  
27.         this.position=0;  
28.         this.size=0;  
29.         this.recording=true;  
30.           
31.         closeDiskStream();  
32.           
33.         this.diskStream=new FileOutputStream(this.backedFileName);  
34.           
35.     }  
36.       
37.     private void closeDiskStream() throws IOException{  
38.         if(this.diskStream!=null){  
39.             diskStream.close();  
40.             diskStream=null;  
41.         }  
42.     }  
43.       
44.     public void closeRecorder() throws IOException{  
45.         recording=false;  
46.         closeDiskStream();  
47.         if(this.size==0){  
48.             this.size=position;  
49.         }  
50.     }  
51.       
52.     public boolean isOpen(){  
53.         return isOpen;  
54.     }  
55.     // 记录一个字节  
56.     private void record(int b) throws IOException{  
57.         if(this.position>=this.buffer.length){  
58.             this.diskStream.write((byte)b);  
59.         }else{  
60.             buffer[(int)position]=(byte)b;  
61.         }  
62.         this.position++;  
63.     }  
64.     // 记录多个字节  
65.     private void record(byte[] b,int off,int len) throws IOException{  
66.         if(position>=this.buffer.length){   // 如果缓存已经满了,则写入硬盘  
67.             if(this.diskStream==null){  
68.                 throw new IOException("diskStream is null for ".concat(Thread.currentThread().getName()));  
69.             }  
70.             this.diskStream.write(b, off, len); // 写入硬盘  
71.             this.position+=len; // 位置增加  
72.         }else{  // 没满,则写入缓存.如果此时缓存写满了,则再写入磁盘  
73.             int toCopy=Math.min(this.buffer.length-(int)this.position, len);    // 计算要写入缓存的长度,不让缓存爆掉  
74.             System.arraycopy(b, off, this.buffer, (int)this.position, len);     // 拷贝到缓存  
75.             this.position+=toCopy;  
76.               
77.             if(toCopy<len){ // 如果缓存已满,则将剩下的数据写入硬盘  
78.                 //this.diskStream.write(b,off+toCopy,len-toCopy);       
79.                 record(b,off+toCopy,len-toCopy);    // 为什么不直接用上一行代码？需要验证diskStream  
80.             }  
81.         }  
82.     }  
83.     // 写入数据  
84.     @Override  
85.     public void write(int b) throws IOException {  
86.         if(recording){  
87.             record(b);  
88.         }  
89.     }  
90.     // 写入数据  
91.     @Override  
92.     public void write(byte[] b, int off, int len) throws IOException {  
93.        if(recording){  
94.            record(b,off,len);  
95.        }  
96.     }  
97.     // 写入数据  
98.     @Override  
99.     public void write(byte[] b) throws IOException {  
100.         if(recording){  
101.             record(b,0,b.length);  
102.         }  
103.     }  
104.      
105.     // 关闭,关闭了才能获得长度  
106.     @Override  
107.     public void close() throws IOException {  
108.         isOpen=false;  
109.         closeRecorder();  
110.     }  
111.       
112.       
113.      
114.     // 刷新  
115.     @Override  
116.     public void flush() throws IOException {  
117.        if(this.diskStream!=null){  
118.            this.diskStream.flush();  
119.        }  
120.     }  
121.     // 获得数据大小  
122.     public long getSize() {  
123.         return size;  
124.     }  
125.       
126.     public static void main(String[] args) {  
127.         String dir=new File("").getAbsolutePath().concat(File.separator);  
128.         String fileMemory=dir.concat("fileMemory.txt");  
129.         String fileDisk=dir.concat("fileDisk.txt");  
130.         int bufferSize=5;  
131.         MyOutputStream mosMemory=null;  
132.         MyOutputStream mosDisk=null;  
133.         try {  
134.             mosMemory=new MyOutputStream(bufferSize,fileMemory);  
135.             mosMemory.open();  
136.               
137.             mosDisk=new MyOutputStream(bufferSize,fileDisk);  
138.             mosDisk.open();  
139.               
140.             for(int i=0;i<100;i++){  
141.                 if(i<bufferSize){  
142.                     mosMemory.write(i);  
143.                 }  
144.                 mosDisk.write(i);  
145.             }  
146.               
147.             mosMemory.close();  
148.             mosDisk.close();  
149.               
150.             System.out.println("mosMemory length:"+mosMemory.getSize());  
151.             System.out.println("mosDisk length:"+mosDisk.getSize());  
152.               
153.         } catch (IOException e) {  
154.             // TODO Auto-generated catch block  
155.             e.printStackTrace();  
156.         }finally{  
157.               
158.         }  
159.     }  
160.   
161. }