并发设计模式之Guarded Suspension模式

- 原文链接： http://www.joyhwong.com/2016/11/19/并发设计模式之guarded-suspension模式/

Guarded Suspension意为保护暂停，其核心思想是仅当服务进程准备好时，才提供服务。设想一种场景，服务器可能会在很短时间内承受大量的客户端请求，客户端请求的数量可能超过服务器本身的即时处理能力，而服务端程序又不能丢弃任何一个客户请求。此时，最佳的处理方案莫过于让客户端要求进行排队，由服务端程序一个接一个处理。这样，既保证了所有的客户端请求均不丢失，同时也避免了服务器由于同时处理太多的请求而崩溃

1.Guarded Suspension模式的结构

Guarded Suspension模式的主要成员有：Request、RequestQueue、ClientThread、 ServerThread
Request：表示客户端请求
RequestQueue：用于保存客户端请求队列
ClientThread：客户端进程
ServerThread：服务器进程

其中，ClientThread负责不断发起请求，并将请求对象放入请求队列。ServerThread则根据其自身的状态，在有能力处理请求时，从RequestQueue中提取请求对象加以处理。系统的工作流程如图





从流程图中可以看到，客户端的请求数量超过了服务线程的能力。在频繁的客户端请求中，RequestQueue充当了中间缓存，存放未处理的请求，保证了客户请求不丢失，同时也保护了服务线程不会受到大量并发的请求，而导致计算机资源不足

2. Guarded Suspension模式的简单实现

Request类封装了请求的内容

package com.joyhwong;

public class Request {
private String name;

public Request(String name) {
this.name = name;
}

public String getName() {
return name;
}

@Override
public String toString() {
return "[ Request "+ name + " ]";
}
}

RequestQueue对象作为Request的集合，维护系统的Request请求列表

package com.joyhwong;

import java.util.LinkedList;

public class RequestQueue {
private LinkedList<Request> queue = new LinkedList<>();
public synchronized Request getRequest() {
while (queue.size() == 0) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return queue.removeFirst();
}

public synchronized void addRequest(Request request) {
queue.add(request);
notifyAll();
}
}

服务端进程用于处理用户的请求操作，代码实现如下

package com.joyhwong;

public class ServerThread extends Thread {
private RequestQueue requestQueue;

public ServerThread(RequestQueue requestQueue, String name) {
super(name);
this.requestQueue = requestQueue;
}

@Override
public void run() {
while (true) {
final Request request = requestQueue.getRequest();
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " handles " + request);
}
}
}

客户端的请求发起进程代码实现如下

package com.joyhwong;

public class ClientThread extends Thread {
private RequestQueue requestQueue;

public ClientThread(RequestQueue requestQueue, String name) {
super(name);
this.requestQueue = requestQueue;
}

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Request request = new Request("RequestID: " + i + " Thread_Name: " + Thread.currentThread().getName());
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " requests " + request);
requestQueue.addRequest(request);
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("ClientThread Name is: " + Thread.currentThread().getName());
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "request end");
}
}

主函数如下

package com.joyhwong;

public class Main {
public static void main(String[] args) {
RequestQueue requestQueue = new RequestQueue();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new ServerThread(requestQueue, "ServerThread" + i).start();
}

for (int i = 0; i < 10; i++) {
new ClientThread(requestQueue, "ClientThread" + i).start();
}
}
}