Java并發(fā)(Runnable+Thread)實現(xiàn)硬盤文件搜索功能
零、插播2020CSDN博客之星投票新聞
近日（1月11日-1月24日），2020CSDN博客之星評選正在火熱進行中，作為碼齡1年的小白有幸入選Top 200，首先很感謝CSDN官方把我選上，本來以為只是來湊熱鬧，看大佬們PK 。
綜合過去9天大佬們戰(zhàn)況，前10名大佬基本坐得很穩(wěn)，后期出現(xiàn)黑馬發(fā)力，勢不可擋，都在沖刺Top 20，有了微妙的變化，不得不令人佩服點贊！真正的實力可以看出，文章數(shù)量不重要，更重要的是質(zhì)量！一切用數(shù)據(jù)說話，如圖：
截至 2021-01-20 11:50:02
看了大佬的驚人數(shù)據(jù)，與我差距甚大，不禁感慨，接下來看看我自己！
首先，很感謝每一位幫忙投票的粉絲和兄弟姐妹們，感謝您的關(guān)注和支持，經(jīng)過大家上一周的共同努力，我已進入2020博客之星投票排行榜Top 100。
投票還有一周時間，進入更激烈更有懸念的階段，希望讀者們下來一周能投出您手中寶貴的票權(quán)，讓我更進一步！
投票地址：https://bss.csdn.net/m/topic/blog_star2020/detail?username=charzous
或者掃碼投票：
重點：每一個投票都會被記錄，投了之后找Charzous幫忙也容易了（瘋狂暗示投票拉票）！
比如，幫忙下載資源，或者博客一鍵三連，再次對每位幫我投票的粉絲表示感謝！ 😊新的一年，讓我們一起變得更強！
即日起到24號，每天都可以投票哦，票數(shù)越多，貢獻排行榜就越靠前，我就記住你的名字啦！
24號是否能和大佬們在頂峰相見，就靠大家了哈！
一、承上啟下
前一篇學習了Java并發(fā)程序設計原理之后，為了對這個部分有了更深層的理解，并運用于實際場景中，所以我找了比較實際的案例進行實踐——文件搜索，簡單來說，這也是電腦文件系統(tǒng)中的一個常見功能，用戶可以通過用戶名搜索文件系統(tǒng)中符合條件的文件。
文件搜索的程序需要用到Java并發(fā)API中的Thread類和Runnable接口，其中一些重要的內(nèi)容先簡單了解一下。
二、Java中的多線程
線程類Thread，有兩種方式創(chuàng)建執(zhí)行線程。
1、擴展Thread類并重載run()方法
Thread類包含了豐富的方法，在實現(xiàn)線程時候必須重載run方法，擴展Thread類和調(diào)用start方法創(chuàng)建新的線程。其他常用方法：
getId()：獲取Thread對象的標識符，線程整個生命周期中唯一不變的一個正整數(shù)。getName()/setName()：String類型，獲取或設置Thread對象名。
getPriority()/setPriority()：獲取或設置線程的優(yōu)先級。值范圍：Thread.MIN_PRIORITY~Thread.MAX_PRIORITY（1~10），創(chuàng)建時默認Thread.NORM_PRIORITY（5）。getState()：線程對象的狀態(tài)。包括：NEW（新創(chuàng)建）、RUNNABLE（運行中）、BLOCKED（等待鎖定）、WAITING（等待）、TIME_WAITING（有時間限制等待）、THREAD（完成）。
線程在一段時間中只能處于一種狀態(tài)，而且是在JVM中的狀態(tài)，不能映射到操作系統(tǒng)的線程狀態(tài)。interrupt()：請求結(jié)束執(zhí)行Thread對象。
interrupted()：檢查中斷狀態(tài)，清除中斷標志的值。
isInterrupted()：檢查中斷狀態(tài)，不清除中斷標志的值。
sleep()：線程執(zhí)行睡眠時間，單位毫秒。
join()：暫停調(diào)用線程的執(zhí)行，直到調(diào)用該方法的線程執(zhí)行結(jié)束為止。
currentThread()：靜態(tài)方法，返回實際執(zhí)行當前任務的Thread對象。
2、實現(xiàn)Runnable接口
可以通過線程來執(zhí)行Runnable對象，更靈活更改并發(fā)程序，還可以通過不同線程使用同一個Runnable對象。
相對來說，使用Runnable接口創(chuàng)建線程的方法更加推薦，它只定義了run方法，是每個線程的主方法。當執(zhí)行start方法啟動新線程時，就會調(diào)用run方法。
三、串行文件搜索
這里分為兩種版本，串行（單線程）和并發(fā)（多線程），后續(xù)可以進行比較。
1、創(chuàng)建公共類Result保存搜索結(jié)果
/**
* Result.java
* @author Charzous
* @date 2021/1/20 11:00
*
*/
package SearchFiles;
public class Result {
boolean found;
String path;
public void setFound(boolean found){
this.found=found;
}
public boolean isFound(){
return this.found;
}
public void setPath(String path){
this.path=path;
}
public String getPath(){
return this.path;
}
}
2、查找算法
算法思路簡單，通過初始路徑，獲取文件和目錄內(nèi)容，并與目標文件名進行比較，相同則記錄Result，算法完成；不同則遞歸遍歷文件，直到算法完成。
/**
*
* SerialSearch.java
* @author Charzous
* @date 2021/1/20 11:15
*
*/
package SearchFiles;
import java.io.File;
public class SerialFileSearch {
public static void searchFiles(File file,String fileName,Result result){
File[] contents;
contents=file.listFiles();
if ((contents==null)||(contents.length==0))
return;
for (File content:contents){
if (content.isDirectory())
searchFiles(content,fileName,result);
else{
if (content.getName().equals(fileName)){
result.setPath(content.getAbsolutePath());
result.setFound(true);
System.out.println("Serial Search Path: "+result.getPath());
return;
}
}
if (result.isFound())
return;
}
}
public static void main(String[] args) {
Result result=new Result();
File file=new File("D:\\");
long startTime=System.currentTimeMillis();
String fileName="maskOrder.txt";
SerialFileSearch.searchFiles(file,fileName,result);
if (!result.isFound())
System.out.println("未找到該文件："+fileName);
else
System.out.println("找到該文件："+fileName+"!");
System.out.println("查詢時間："+(System.currentTimeMillis()-startTime)+"ms");
}
}
四、并行文件搜索(多線程)
1、創(chuàng)建ParallelGroupFileTask類
它實現(xiàn)所有用于查找文件的線程，實現(xiàn)Runnable接口，重載run方法，其中包括了處理目錄的processDirectory方法，處理文件的processFile方法。
/**
* ParallelGroupFileTask.java
* @author Charzous
* @date 2021/1/20 11:31
*
*/
package SearchFiles;
import java.io.File;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
class ParallelGroupFileTask implements Runnable {
private final String fileName;
private final ConcurrentLinkedQueue<File> directories;
private final Result parallelResult;
private boolean found;
public ParallelGroupFileTask(String fileName, ConcurrentLinkedQueue<File> directories, Result parallelResult) {
this.fileName = fileName;
this.directories = directories;
this.parallelResult = parallelResult;
}
@Override
public void run() {
while (directories.size() > 0) {
File file = directories.poll();
try {
processDirectory(file,fileName,parallelResult);//遞歸
if (found) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " has found the file");
System.out.println("parallel search:Path :" + parallelResult.getPath());
return;
}
} catch (Exception e) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " hae been interrupted");
}
}
}
public void processDirectory(File file, String fileName, Result parallelResult) throws InterruptedException {
File[] contents;
contents = file.listFiles();
if ((contents == null) || (contents.length == 0))
return;
for (File content : contents) {
if (content.isDirectory()) {
processDirectory(content, fileName, parallelResult);
if (Thread.currentThread().isInterrupted())
throw new InterruptedException();
if (found)
return;
} else {
processFile(content, fileName, parallelResult);//遞歸
if (Thread.currentThread().isInterrupted())
throw new InterruptedException();
if (found)
return;
}
}
}
public void processFile(File content, String fileName, Result parallelResult) {
if (content.getName().equals(fileName)) {
parallelResult.setPath(content.getAbsolutePath());
this.found = true;
}
}
public boolean getFound() {
return found;
}
}
2、多線程算法
創(chuàng)建ParallelGroupFileSearch類，其中包括了存放基本路徑的線程安全的列表ConcurrentLinkedQueue，然后創(chuàng)建新線程，數(shù)量有JVM中可用的線程數(shù)量，通過Runtime的availableProcessors方法獲得。
其中，若某個線程找到目標文件，會使用interrupt方法取消其他線程的執(zhí)行。具體實現(xiàn)代碼如下：
/**
* ParallelGroupFileSearch.java
* @author Charzous
* @date 2021/1/20 11:40
*
*/
package SearchFiles;
import java.io.File;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
public class ParallelGroupFileSearch {
public static void searchFiles(File file, String fileName, Result parallelResult) {
ConcurrentLinkedQueue<File> directories = new ConcurrentLinkedQueue<>();
File[] contents = file.listFiles();
for (File content : contents) {
if (content.isDirectory())
directories.add(content);
}
int numThreads = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
Thread[] threads = new Thread[numThreads];
ParallelGroupFileTask[] tasks = new ParallelGroupFileTask[numThreads];
for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
tasks[i] = new ParallelGroupFileTask(fileName, directories, parallelResult);
threads[i] = new Thread(tasks[i]);
threads[i].start();
}
boolean finish = false;
int numFinished = 0;
while (!finish) {
numFinished = 0;
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
if (threads[i].getState() == Thread.State.TERMINATED) {
numFinished++;
if (tasks[i].getFound())
finish = true;
}
}
if (numFinished == threads.length)
finish = true;
}
if (numFinished != threads.length) {
for (Thread thread : threads)
thread.interrupt();
}
}
public static void main(String[] args) {
Result result=new Result();
File file=new File("D:\\");
String fileName="maskOrder.txt";
long startTime=System.currentTimeMillis();
ParallelGroupFileSearch.searchFiles(file,fileName,result);
System.out.println("查詢時間："+(System.currentTimeMillis()-startTime)+"ms");
}
}
五、結(jié)果
1、串行（單線程）
串行版本多次測試結(jié)果用時在1900ms左右！
10次測試數(shù)據(jù)：
查詢時間：1978ms 2036 1860 1926 1861 2100 1889 2030 1905 1990
2、并發(fā)（多線程）
并發(fā)版本多線程測試用時在1400ms左右！
10次測試數(shù)據(jù)：
查詢時間：1441ms 1368 1258 1546 1444 1430 1490 1432 1338 1435
從簡單的測試結(jié)果可以看出，并發(fā)搜索的算法速度提升明顯。
這一篇通過實際的案例進行實踐——文件搜索，簡單來說，這也是電腦文件系統(tǒng)中的一個常見功能，用戶可以通過用戶名搜索文件系統(tǒng)中符合條件的文件。Runnable接口和Thread類的基本使用也有了更深的認識。在文件搜索這個案例中，學習了Java并發(fā)原理的實際應用，首先設計一種串行的版本，然后再實現(xiàn)并發(fā)的版本，這也是一個改進的過程。
到此這篇關(guān)于Java并發(fā)(Runnable+Thread)實現(xiàn)硬盤文件搜索的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java并發(fā)硬盤文件搜索內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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