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背景
最近對于 Java 多線程做了一段時間的學習，筆者一直認為，學習東西就是要應用到實際的業務需求中的。否則要么無法深入理解，要么硬生生地套用技術只是達到炫技的效果。
不過筆者仍舊認為自己對于多線程掌握不夠熟練，不敢輕易應用到生產代碼中。這就按照平時工作中遇到的實際問題，腦補了一個很可能存在的業務場景：
已知某公司管理著 1000 個微信服務號，每個服務號有 1w ~ 50w 粉絲不等。假設該公司每天都需要將所有微信服務號的粉絲數據通過調用微信 API 的方式更新到本地數據庫。
需求分析
對此需求進行分析，主要存在以下問題：
單個服務號獲取粉絲 id，只能每次 1w 按順序拉取。這個問題決定了單個公眾號在拉取粉絲 id 上，無法分配給多個線程執行。
微信的 API 對于服務商的并發請求數量有限制。這點最容易被忽略，如果我們同時有過多的請求，則會導致接口被封禁。這里可以通過信號量來控制同時執行的線程數量。
為了盡快完成數據同步，根據實際情況：整個數據同步可分為讀數據和寫數據兩個部分。讀數據是通過 API 獲取，走網絡 IO，速度較慢；寫數據是寫到數據庫，速度較快。所以得出結論：需要分配較多的線程進行讀數據，較少的線程進行寫數據。
設計要點
首先，我們需要確定開啟多少個線程（在生產中往往是使用線程池），線程數量需要根據服務器性能來決定，這里我們定為 40 個讀取數據線程（將 1000 個公眾號分為 40 份，分別在 40 個線程中執行），1個寫入數據線程。（具體開多少個線程，取決于線程池的容量，以及可以分配給此業務的數量。具體的數字需要根據實際情況測試得出，比服務器閾值低一些較好。當然，配置允許范圍內越大越好）
其次，考慮到微信對于 API 并發請求的限制，需要限制同時執行的線程數，使用java.util.concurrent.Semaphore進行控制，這里我們限制為 20 個（具體的信號量憑證數，取決于同一時間能夠執行的線程，跟 API 限制，服務器性能有關）。
然后，我們需要知道數據何時讀取、寫入完畢，以控制程序邏輯以及終止程序，這里我們使用java.util.concurrent.CountDownLatch進行控制。
最后，我們需要一個數據結構，用來在多個線程中共享處理的數據，此處同步數據的場景非常適合使用隊列，這里我們使用線程安全的java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue來進行處理。（需要注意的是，在實際開發中，隊列不能夠無限制地增長，這將會很快消耗掉內存，我們需要根據實際情況對隊列長度做控制。例如，可以通過控制讀取線程數和寫入線程數的比例來控制隊列的長度）
模擬代碼
由于本文重點關注多線程的使用，模擬代碼只體現多線程操作的方法。代碼里添加了大量的注釋，方便各位讀者閱讀理解。
JDK：1.8
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* N個線程向隊列添加數據
* 一個線程消費隊列數據
*/
public class QueueTest {
private static List<String> data = Arrays.asList("a", "b", "c", "d", "e");
private static final int OFFER_COUNT = 40; // 開啟的線程數量
private static Semaphore semaphore = new Semaphore(20); // 同一時間執行的線程數量（大多用于控制API調用次數或數據庫查詢連接數）
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Queue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>(); // 處理隊列，需要處理的數據，放置到此隊列中
CountDownLatch offerLatch = new CountDownLatch(OFFER_COUNT); // offer線程latch，每完成一個，latch減一，lacth的count為0時表示offer處理完畢
CountDownLatch pollLatch = new CountDownLatch(1); // poll線程latch，latch的count為0時，表示poll處理完畢
Runnable offerRunnable = () -> {
try {
semaphore.acquire(); // 信號量控制
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
for (String datum : data) {
queue.offer(datum);
TimeUnit.SECONDS.sleep(2); // 模擬取數據很慢的情況
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 在finally中執行latch.countDown()以及信號量釋放，避免因異常導致沒有正常釋放
offerLatch.countDown();
semaphore.release();
}
};
Runnable pollRunnable = () -> {
int count = 0;
try {
while (offerLatch.getCount() > 0 || queue.size() > 0) { // 只要offer的latch未執行完，或queue仍舊有數據，則繼續循環
String poll = queue.poll();
if (poll != null) {
System.out.println(poll);
count++;
}
// 無論是否poll到數據，均暫停一小段時間，可降低CPU消耗
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
}
System.out.println("total count:" + count);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 在finally中執行latch.countDown()，避免因異常導致沒有正常釋放
pollLatch.countDown();
}
};
// 啟動線程（生產環境中建議使用線程池）
new Thread(pollRunnable).start(); // 啟動一個poll線程
for (int i = 0; i < OFFER_COUNT; i++) {
new Thread(offerRunnable).start();
} // 模擬取數據很慢，需要開啟40個線程處理
// latch等待，會block主線程直到latch的count為0
offerLatch.await();
pollLatch.await();
System.out.println("===the end===");
}
}
到這里，本文結束。以上是筆者腦補的一個常見需求的解決方案。
注意：多線程編程對實際環境和需求有很大的依賴，需要根據實際的需求情況對各個參數做調整。實際在使用中，需要盡量模擬生產環境的數據情況來進行測試，對服務器執行期間的并發數，CPU、內存、網絡 IO、磁盤 IO 做好觀察。并適當地調低并發數，以給服務器留有處理其他請求的余量。
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持億速云。
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