多线程:多线程设计模式(三):Master-Worker模式
Master-Worker模式是常用的并行模式之一,它的核心思想是,系统有两个进程协作工作:Master进程,负责接收和分配任务;Worker进程,负责处理子任务。当Worker进程将子任务处理完成后,结果返回给Master进程,由Master进程做归纳汇总,最后得到最终的结果。
一、什么是Master-Worker模式:
该模式的结构图:
结构图:
Worker:用于实际处理一个任务;
Master:任务的分配和最终结果的合成;
Main:启动程序,调度开启Master。
二、代码实现:
下面的是一个简易的Master-Worker框架实现。
(1)Master部分:
- package MasterWorker;
- import java.util.HashMap;
- import java.util.Map;
- import java.util.Queue;
- import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
- import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
- public class Master {
- //任务队列
- protected Queue<Object> workQueue= new ConcurrentLinkedQueue<Object>();
- //Worker进程队列
- protected Map<String ,Thread> threadMap= new HashMap<String ,Thread>();
- //子任务处理结果集
- protected Map<String ,Object> resultMap= new ConcurrentHashMap<String, Object>();
- //是否所有的子任务都结束了
- public boolean isComplete(){
- for(Map.Entry<String , Thread> entry:threadMap.entrySet()){
- if(entry.getValue().getState()!=Thread.State.TERMINATED){
- return false;
- }
- }
- return true ;
- }
- //Master的构造,需要一个Worker进程逻辑,和需要Worker进程数量
- public Master(Worker worker,int countWorker){
- worker.setWorkQueue(workQueue);
- worker.setResultMap(resultMap);
- for(int i=0;i<countWorker;i++){
- threadMap.put(Integer.toString(i), new Thread(worker, Integer.toString(i)));
- }
- }
- //提交一个任务
- public void submit(Object job){
- workQueue.add(job);
- }
- //返回子任务结果集
- public Map<String ,Object> getResultMap(){
- return resultMap;
- }
- //开始运行所有的Worker进程,进行处理
- public void execute(){
- for(Map.Entry<String , Thread> entry:threadMap.entrySet()){
- entry.getValue().start();
- }
- }
- }
(2)Worker进程实现:
- package MasterWorker;
- import java.util.Map;
- import java.util.Queue;
- public class Worker implements Runnable{
- //任务队列,用于取得子任务
- protected Queue<Object> workQueue;
- //子任务处理结果集
- protected Map<String ,Object> resultMap;
- public void setWorkQueue(Queue<Object> workQueue){
- this.workQueue= workQueue;
- }
- public void setResultMap(Map<String ,Object> resultMap){
- this.resultMap=resultMap;
- }
- //子任务处理的逻辑,在子类中实现具体逻辑
- public Object handle(Object input){
- return input;
- }
- @Override
- public void run() {
- while(true){
- //获取子任务
- Object input= workQueue.poll();
- if(input==null){
- break;
- }
- //处理子任务
- Object re = handle(input);
- resultMap.put(Integer.toString(input.hashCode()), re);
- }
- }
- }
(3)运用这个小框架计算1——100的立方和,PlusWorker的实现:
- package MasterWorker;
- public class PlusWorker extends Worker {
- @Override
- public Object handle(Object input) {
- Integer i =(Integer)input;
- return i*i*i;
- }
- }
(4)进行计算的Main函数:
- package MasterWorker;
- import java.util.Map;
- import java.util.Set;
- public class Main {
- /**
- * @param args
- */
- public static void main(String[] args) {
- //固定使用5个Worker,并指定Worker
- Master m = new Master(new PlusWorker(), 5);
- //提交100个子任务
- for(int i=0;i<100;i++){
- m.submit(i);
- }
- //开始计算
- m.execute();
- int re= 0;
- //保存最终结算结果
- Map<String ,Object> resultMap =m.getResultMap();
- //不需要等待所有Worker都执行完成,即可开始计算最终结果
- while(resultMap.size()>0 || !m.isComplete()){
- Set<String> keys = resultMap.keySet();
- String key =null;
- for(String k:keys){
- key=k;
- break;
- }
- Integer i =null;
- if(key!=null){
- i=(Integer)resultMap.get(key);
- }
- if(i!=null){
- //最终结果
- re+=i;
- }
- if(key!=null){
- //移除已经被计算过的项
- resultMap.remove(key);
- }
- }
- }
- }
三、总结:
Master-Worker模式是一种将串行任务并行化的方案,被分解的子任务在系统中可以被并行处理,同时,如果有需要,Master进程不需要等待所有子任务都完成计算,就可以根据已有的部分结果集计算最终结果集。
转:http://blog.csdn.net/lmdcszh/article/details/39698189
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