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Java實現(xiàn)FIFO任務(wù)調(diào)度隊列策略

 更新時間:2021年12月27日 08:37:00   作者:劍客阿良_ALiang  
在工作中,很多高并發(fā)的場景中,我們會用到隊列來實現(xiàn)大量的任務(wù)請求。當(dāng)任務(wù)需要某些特殊資源的時候,我們還需要合理的分配資源,讓隊列中的任務(wù)高效且有序完成任務(wù)。本文將為大家介紹通過java實現(xiàn)FIFO任務(wù)調(diào)度,需要的可以參考一下

前言

在工作中,很多高并發(fā)的場景中,我們會用到隊列來實現(xiàn)大量的任務(wù)請求。當(dāng)任務(wù)需要某些特殊資源的時候,我們還需要合理的分配資源,讓隊列中的任務(wù)高效且有序完成任務(wù)。熟悉分布式的話,應(yīng)該了解yarn的任務(wù)調(diào)度算法。本文主要用java實現(xiàn)一個FIFO(先進先出調(diào)度器),這也是常見的一種調(diào)度方式。

FIFO任務(wù)調(diào)度器架構(gòu)

主要實現(xiàn)的邏輯可以歸納為:

1、任務(wù)隊列主要是單隊列,所有任務(wù)按照順序進入隊列后,也會按照順序執(zhí)行。

2、如果任務(wù)無法獲得資源,則將任務(wù)塞回隊列原位置。

示例代碼

Maven依賴如下:

      	<dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
                <dependency>
            <groupId>cn.hutool</groupId>
            <artifactId>hutool-all</artifactId>
            <version>5.5.2</version>
        </dependency>

具體的原理就不細(xì)說了,通過代碼我們看看FIFO任務(wù)調(diào)度策略是什么玩的吧。下面的代碼也可以作為參考。我們會使用到一個雙向阻塞隊列LinkedBlockingDeque。后面的代碼說明會提到。

package ai.guiji.csdn.dispatch;

import cn.hutool.core.thread.ThreadUtil;
import lombok.Builder;
import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.scheduling.concurrent.CustomizableThreadFactory;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.stream.IntStream;

/**
 * @Program: csdn @ClassName: FIFODemo @Author: 劍客阿良_ALiang @Date: 2021-12-24 21:21 @Description:
 * fifo隊列 @Version: V1.0
 */
@Slf4j
public class FIFODemo {
  private static final LinkedBlockingDeque<Task> TASK_QUEUE = new LinkedBlockingDeque<>();
  private static final ConcurrentHashMap<Integer, LinkedBlockingQueue<Resource>> RESOURCE_MAP =
      new ConcurrentHashMap<>();
  private static final ExecutorService TASK_POOL =
      new ThreadPoolExecutor(
          8,
          16,
          0L,
          TimeUnit.MILLISECONDS,
          new LinkedBlockingQueue<>(),
          new CustomizableThreadFactory("TASK-THREAD-"),
          new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
  private static final ScheduledExecutorService ENGINE_POOL =
      Executors.newSingleThreadScheduledExecutor(new CustomizableThreadFactory("ENGINE-"));
  private static final AtomicInteger CODE_BUILDER = new AtomicInteger(0);

  @Data
  @Builder
  private static class Resource {
    private Integer rId;
    private Type type;
  }

  @Data
  @Builder
  private static class Task implements Runnable {
    private Integer tId;
    private Runnable work;
    private Type type;
    private Resource resource;

    @Override
    public void run() {
      log.info("[{}]任務(wù),使用資源編號:[{}]", tId, resource.getRId());
      try {
        work.run();
      } catch (Exception exception) {
        exception.printStackTrace();
      } finally {
        log.info("[{}]任務(wù)結(jié)束,回歸資源", tId);
        returnResource(resource);
      }
    }
  }

  private enum Type {
    /** 資源類型 */
    A("A資源", 1),
    B("B資源", 2),
    C("C資源", 3);

    private final String desc;
    private final Integer code;

    Type(String desc, Integer code) {
      this.desc = desc;
      this.code = code;
    }

    public String getDesc() {
      return desc;
    }

    public Integer getCode() {
      return code;
    }
  }

  public static void initResource() {
    Random random = new Random();
    int aCount = random.nextInt(10) + 1;
    int bCount = random.nextInt(10) + 1;
    int cCount = random.nextInt(10) + 1;
    RESOURCE_MAP.put(Type.A.getCode(), new LinkedBlockingQueue<>());
    RESOURCE_MAP.put(Type.B.getCode(), new LinkedBlockingQueue<>());
    RESOURCE_MAP.put(Type.C.getCode(), new LinkedBlockingQueue<>());
    IntStream.rangeClosed(1, aCount)
        .forEach(
            a ->
                RESOURCE_MAP
                    .get(Type.A.getCode())
                    .add(Resource.builder().rId(a).type(Type.A).build()));
    IntStream.rangeClosed(1, bCount)
        .forEach(
            a ->
                RESOURCE_MAP
                    .get(Type.B.getCode())
                    .add(Resource.builder().rId(a).type(Type.B).build()));
    IntStream.rangeClosed(1, cCount)
        .forEach(
            a ->
                RESOURCE_MAP
                    .get(Type.C.getCode())
                    .add(Resource.builder().rId(a).type(Type.C).build()));
    log.info("初始化資源A數(shù)量:{},資源B數(shù)量:{},資源C數(shù)量:{}", aCount, bCount, cCount);
  }

  public static Resource extractResource(Type type) {
    return RESOURCE_MAP.get(type.getCode()).poll();
  }

  public static void returnResource(Resource resource) {
    log.info("開始?xì)w還資源,rId:{},資源類型:{}", resource.getRId(), resource.getType().getDesc());
    RESOURCE_MAP.get(resource.getType().code).add(resource);
    log.info("歸還資源完成,rId:{},資源類型:{}", resource.getRId(), resource.getType().getDesc());
  }

  public static void enginDo() {
    ENGINE_POOL.scheduleAtFixedRate(
        () -> {
          Task task = TASK_QUEUE.poll();
          if (task == null) {
            log.info("任務(wù)隊列為空,無需要執(zhí)行的任務(wù)");
          } else {
            Resource resource = extractResource(task.getType());
            if (resource == null) {
              log.info("[{}]任務(wù)無法獲取[{}],返回隊列", task.getTId(), task.getType().getDesc());
              TASK_QUEUE.addFirst(task);
            } else {
              task.setResource(resource);
              TASK_POOL.submit(task);
            }
          }
        },
        0,
        1,
        TimeUnit.SECONDS);
  }

  public static void addTask(Runnable runnable, Type type) {
    Integer tId = CODE_BUILDER.incrementAndGet();
    Task task = Task.builder().tId(tId).type(type).work(runnable).build();
    log.info("提交任務(wù)[{}]到任務(wù)隊列", tId);
    TASK_QUEUE.add(task);
  }

  public static void main(String[] args) {
    initResource();
    enginDo();
    Random random = new Random();
    ThreadUtil.sleep(5000);
    IntStream.range(0, 10)
        .forEach(
            a -> addTask(() -> ThreadUtil.sleep(random.nextInt(10) + 1, TimeUnit.SECONDS), Type.A));
    IntStream.range(0, 10)
        .forEach(
            a -> addTask(() -> ThreadUtil.sleep(random.nextInt(10) + 1, TimeUnit.SECONDS), Type.B));
    IntStream.range(0, 10)
        .forEach(
            a -> addTask(() -> ThreadUtil.sleep(random.nextInt(10) + 1, TimeUnit.SECONDS), Type.C));
  }
}

代碼說明:

1、首先我們構(gòu)造了任務(wù)隊列,使用的是LinkedBlockingDeque,使用雙向隊列的原因是如果任務(wù)無法獲取資源,還需要塞到隊首,保證任務(wù)的有序性。

2、使用ConcurrentHashMap作為資源映射表,為了保證資源隊列使用的均衡性,一旦使用完成的資源會塞到對應(yīng)資源的隊尾處。

3、其中實現(xiàn)了添加任務(wù)、提取資源、回歸資源幾個方法。

4、initResource方法可以初始化資源隊列,這里面只是簡單的隨機了幾個資源到A、B、C三種資源,塞入各類別隊列。

5、任務(wù)私有類有自己的任務(wù)標(biāo)識以及執(zhí)行完后調(diào)用回歸資源方法。

6、main方法中會分別提交需要3中資源的10個任務(wù),看看調(diào)度情況。

執(zhí)行結(jié)果

我們可以通過結(jié)果發(fā)現(xiàn)任務(wù)有序調(diào)度,使用完任務(wù)后回歸隊列。?

以上就是Java實現(xiàn)FIFO任務(wù)調(diào)度隊列策略的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Java FIFO任務(wù)調(diào)度的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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