Java中如何模擬真正的同時併發請求？

阿新 • • 發佈：2018-12-14

有時需要測試一下某個功能的併發效能，又不要想借助於其他工具，索性就自己的開發語言，來一個併發請求就最方便了。

Java 中模擬併發請求，自然是很方便的，只要多開幾個執行緒，發起請求就好了。但是，這種請求，一般會存在啟動的先後順序了，算不得真正的同時併發！怎麼樣才能做到真正的同時併發呢？是本文想說的點，Java 中提供了閉鎖 CountDownLatch, 剛好就用來做這種事就最合適了。

只需要：

開啟n個執行緒，加一個閉鎖，開啟所有執行緒；
待所有執行緒都準備好後，按下開啟按鈕，就可以真正的發起併發請求了。

package com.test;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class LatchTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Runnable taskTemp = new Runnable() {

　　　　　　　// 注意，此處是非執行緒安全的，留坑
            private int iCounter;

            @Override
            public void run() {
                for(int i = 0; i < 10; i++) {
                    // 發起請求
//                    HttpClientOp.doGet("https://www.baidu.com/");
                    iCounter++;
                    System.out.println(System.nanoTime() + " [" + Thread.currentThread().getName() + "] iCounter = " + iCounter);
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };

        LatchTest latchTest = new LatchTest();
        latchTest.startTaskAllInOnce(5, taskTemp);
    }

    public long startTaskAllInOnce(int threadNums, final Runnable task) throws InterruptedException {
        final CountDownLatch startGate = new CountDownLatch(1);
        final CountDownLatch endGate = new CountDownLatch(threadNums);
        for(int i = 0; i < threadNums; i++) {
            Thread t = new Thread() {
                public void run() {
                    try {
                        // 使執行緒在此等待，當開始門開啟時，一起湧入門中
                        startGate.await();
                        try {
                            task.run();
                        } finally {
                            // 將結束門減1，減到0時，就可以開啟結束門了
                            endGate.countDown();
                        }
                    } catch (InterruptedException ie) {
                        ie.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
        }
        long startTime = System.nanoTime();
        System.out.println(startTime + " [" + Thread.currentThread() + "] All thread is ready, concurrent going...");
        // 因開啟門只需一個開關，所以立馬就開啟開始門
        startGate.countDown();
        // 等等結束門開啟
        endGate.await();
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(endTime + " [" + Thread.currentThread() + "] All thread is completed.");
        return endTime - startTime;
    }
}

其執行效果如下圖所示：

HttpClientOp 工具類，可以使用成熟的工具包，也可以自己寫一個簡要的訪問方法，參考如下：

class HttpClientOp {
    public static String doGet(String httpurl) {
        HttpURLConnection connection = null;
        InputStream is = null;
        BufferedReader br = null;
        String result = null;// 返回結果字串
        try {
            // 建立遠端url連線物件
            URL url = new URL(httpurl);
            // 通過遠端url連線物件開啟一個連線，強轉成httpURLConnection類
            connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            // 設定連線方式：get
            connection.setRequestMethod("GET");
            // 設定連線主機伺服器的超時時間：15000毫秒
            connection.setConnectTimeout(15000);
            // 設定讀取遠端返回的資料時間：60000毫秒
            connection.setReadTimeout(60000);
            // 傳送請求
            connection.connect();
            // 通過connection連線，獲取輸入流
            if (connection.getResponseCode() == 200) {
                is = connection.getInputStream();
                // 封裝輸入流is，並指定字符集
                br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "UTF-8"));
                // 存放資料
                StringBuffer sbf = new StringBuffer();
                String temp = null;
                while ((temp = br.readLine()) != null) {
                    sbf.append(temp);
                    sbf.append("\r\n");
                }
                result = sbf.toString();
            }
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 關閉資源
            if (null != br) {
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            if (null != is) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            connection.disconnect();// 關閉遠端連線
        }

        return result;
    }

    public static String doPost(String httpUrl, String param) {

        HttpURLConnection connection = null;
        InputStream is = null;
        OutputStream os = null;
        BufferedReader br = null;
        String result = null;
        try {
            URL url = new URL(httpUrl);
            // 通過遠端url連線物件開啟連線
            connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();
            // 設定連線請求方式
            connection.setRequestMethod("POST");
            // 設定連線主機伺服器超時時間：15000毫秒
            connection.setConnectTimeout(15000);
            // 設定讀取主機伺服器返回資料超時時間：60000毫秒
            connection.setReadTimeout(60000);

            // 預設值為：false，當向遠端伺服器傳送資料/寫資料時，需要設定為true
            connection.setDoOutput(true);
            // 預設值為：true，當前向遠端服務讀取資料時，設定為true，該引數可有可無
            connection.setDoInput(true);
            // 設定傳入引數的格式:請求引數應該是 name1=value1&name2=value2 的形式。
            connection.setRequestProperty("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded");
            // 設定鑑權資訊：Authorization: Bearer da3efcbf-0845-4fe3-8aba-ee040be542c0
            connection.setRequestProperty("Authorization", "Bearer da3efcbf-0845-4fe3-8aba-ee040be542c0");
            // 通過連線物件獲取一個輸出流
            os = connection.getOutputStream();
            // 通過輸出流物件將引數寫出去/傳輸出去,它是通過位元組陣列寫出的
            os.write(param.getBytes());
            // 通過連線物件獲取一個輸入流，向遠端讀取
            if (connection.getResponseCode() == 200) {

                is = connection.getInputStream();
                // 對輸入流物件進行包裝:charset根據工作專案組的要求來設定
                br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "UTF-8"));

                StringBuffer sbf = new StringBuffer();
                String temp = null;
                // 迴圈遍歷一行一行讀取資料
                while ((temp = br.readLine()) != null) {
                    sbf.append(temp);
                    sbf.append("\r\n");
                }
                result = sbf.toString();
            }
        } catch (MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 關閉資源
            if (null != br) {
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (null != os) {
                try {
                    os.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (null != is) {
                try {
                    is.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 斷開與遠端地址url的連線
            connection.disconnect();
        }
        return result;
    }
}

如上，就可以發起真正的併發請求了。

併發請求操作流程示意圖如下：

此處設定了一道門，以保證所有執行緒可以同時生效。但是，此處的同時啟動，也只是語言層面的東西，也並非絕對的同時併發。具體的呼叫還要依賴於CPU個數，執行緒數及作業系統的執行緒排程功能等，不過咱們也無需糾結於這些了，重點在於理解原理！

與 CountDownLatch 有類似功能的，還有個工具柵欄 CyclicBarrier, 也是提供一個等待所有執行緒到達某一點後，再一起開始某個動作，效果一致，不過柵欄的目的確實比較純粹，就是等待所有執行緒到達，而前面說的閉鎖 CountDownLatch 雖然實現的也是所有執行緒到達後再開始，但是他的觸發點其實是最後那一個開關，所以側重點是不一樣的。

簡單看一下柵欄是如何實現真正同時併發呢？示例如下：

// 與 閉鎖 結構一致
public class LatchTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        Runnable taskTemp = new Runnable() {

            private int iCounter;

            @Override
            public void run() {
                // 發起請求
//              HttpClientOp.doGet("https://www.baidu.com/");
                iCounter++;
                System.out.println(System.nanoTime() + " [" + Thread.currentThread().getName() + "] iCounter = " + iCounter);
            }
        };

        LatchTest latchTest = new LatchTest();
//        latchTest.startTaskAllInOnce(5, taskTemp);
        latchTest.startNThreadsByBarrier(5, taskTemp);
    }

    public void startNThreadsByBarrier(int threadNums, Runnable finishTask) throws InterruptedException {
        // 設定柵欄解除時的動作，比如初始化某些值
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(threadNums, finishTask);
        // 啟動 n 個執行緒，與柵欄閥值一致，即當執行緒準備數達到要求時，柵欄剛好開啟，從而達到統一控制效果
        for (int i = 0; i < threadNums; i++) {
            Thread.sleep(100);
            new Thread(new CounterTask(barrier)).start();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " out over...");
    }
}

class CounterTask implements Runnable {

    // 傳入柵欄，一般考慮更優雅方式
    private CyclicBarrier barrier;

    public CounterTask(final CyclicBarrier barrier) {
        this.barrier = barrier;
    }

    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + System.currentTimeMillis() + " is ready...");
        try {
            // 設定柵欄，使在此等待，到達位置的執行緒達到要求即可開啟大門
            barrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + System.currentTimeMillis() + " started...");
    }
}

其執行結果如下圖：

各有其應用場景吧，關鍵在於需求。就本文示例的需求來說，個人更願意用閉鎖一點，因為更可控了。但是程式碼卻是多了，所以看你喜歡吧！

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