Java实现FIFO任务调度队列策略
作者：剑客阿良_ALiang
在工作中，很多高并发的场景中，我们会用到队列来实现大量的任务请求。当任务需要某些特殊资源的时候，我们还需要合理的分配资源，让队列中的任务高效且有序完成任务。本文将为大家介绍通过java实现FIFO任务调度，需要的可以参考一下
前言
在工作中，很多高并发的场景中，我们会用到队列来实现大量的任务请求。当任务需要某些特殊资源的时候，我们还需要合理的分配资源，让队列中的任务高效且有序完成任务。熟悉分布式的话，应该了解yarn的任务调度算法。本文主要用java实现一个FIFO（先进先出调度器），这也是常见的一种调度方式。
FIFO任务调度器架构
主要实现的逻辑可以归纳为：
1、任务队列主要是单队列，所有任务按照顺序进入队列后，也会按照顺序执行。
2、如果任务无法获得资源，则将任务塞回队列原位置。
示例代码
Maven依赖如下：
<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>
具体的原理就不细说了，通过代码我们看看FIFO任务调度策略是什么玩的吧。下面的代码也可以作为参考。我们会使用到一个双向阻塞队列LinkedBlockingDeque。后面的代码说明会提到。
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: 剑客阿良_ALiang @Date: 2021-12-24 21:21 @Description:
* fifo队列 @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("[{}]任务，使用资源编号:[{}]", tId, resource.getRId());
try {
work.run();
} catch (Exception exception) {
exception.printStackTrace();
} finally {
log.info("[{}]任务结束，回归资源", tId);
returnResource(resource);
}
}
}
private enum Type {
/** 资源类型 */
A("A资源", 1),
B("B资源", 2),
C("C资源", 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("初始化资源A数量:{},资源B数量:{},资源C数量:{}", aCount, bCount, cCount);
}
public static Resource extractResource(Type type) {
return RESOURCE_MAP.get(type.getCode()).poll();
}
public static void returnResource(Resource resource) {
log.info("开始归还资源，rId:{},资源类型:{}", resource.getRId(), resource.getType().getDesc());
RESOURCE_MAP.get(resource.getType().code).add(resource);
log.info("归还资源完成，rId:{},资源类型:{}", resource.getRId(), resource.getType().getDesc());
}
public static void enginDo() {
ENGINE_POOL.scheduleAtFixedRate(
() -> {
Task task = TASK_QUEUE.poll();
if (task == null) {
log.info("任务队列为空，无需要执行的任务");
} else {
Resource resource = extractResource(task.getType());
if (resource == null) {
log.info("[{}]任务无法获取[{}]，返回队列", 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("提交任务[{}]到任务队列", 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));
}
}
代码说明：
1、首先我们构造了任务队列，使用的是LinkedBlockingDeque，使用双向队列的原因是如果任务无法获取资源，还需要塞到队首，保证任务的有序性。
2、使用ConcurrentHashMap作为资源映射表，为了保证资源队列使用的均衡性，一旦使用完成的资源会塞到对应资源的队尾处。
3、其中实现了添加任务、提取资源、回归资源几个方法。
4、initResource方法可以初始化资源队列，这里面只是简单的随机了几个资源到A、B、C三种资源，塞入各类别队列。
5、任务私有类有自己的任务标识以及执行完后调用回归资源方法。
6、main方法中会分别提交需要3中资源的10个任务，看看调度情况。
执行结果
我们可以通过结果发现任务有序调度，使用完任务后回归队列。
以上就是Java实现FIFO任务调度队列策略的详细内容，更多关于Java FIFO任务调度的资料请关注脚本之家其它相关文章！