一起学并发编程 - 利用观察者模式监听线程状态

在前面的文章中介绍过 观察者模式 及 并发编程的基础知识，为了让大家更好的了解观察者模式故而特意写了这篇番外..

<!-- more -->

概述

在Java多线程下,我们需要知道当前执行线程的状态是什么比如运行，关闭，异常等状态的通知，而且不仅仅是更新当前页面。

观察者模式： 是一种使用率极高的模式，用于建立一种对象与对象之间的依赖关系，一个对象发生改变时将自动通知其他对象，其他对象将相应作出反应。在观察者模式中，发生改变的对象称为观察目标，而被通知的对象称为观察者，一个观察目标可以对应多个观察者，而且这些观察者之间可以没有任何相互联系，可以根据需要增加和删除观察者，使得系统更易于扩展。

观察者模式传送门：http://blog.battcn.com/2017/12/11/java/design-pattern/observer-pattern/#more

案例

假设开发一个多线程爬虫功能，由于数据过大需要利用多线程并行化来提升抓取的效率，并且在抓取过程中要记录执行线程的运行状态以便追溯问题原因

UML图如下

1.定义具体观察对象，实现JDK自带的Observer接口，然后在需要实现的update方法中记录下每个线程执行的状态信息

class ObserverListener implements Observer {
    /**
     * 避免多线程锁竞争
     */
    private static final Object LOCK = new Object();

    @Override
    public void update(Observable observable, Object runnableEvent) {
        synchronized (LOCK) {
            ObservableRunnable.RunnableEvent event = (ObservableRunnable.RunnableEvent) runnableEvent;
            if (event != null) {
                if (event.getCause() != null) {
                    System.out.println("The Runnable [" + event.getThread().getName() + "] process failed and state is " + event.getState().name());
                    event.getCause().printStackTrace();
                } else {
                    System.out.println("The Runnable [" + event.getThread().getName() + "] data changed and state is " + event.getState().name());
                }
            }
        }
    }
}

2.定义具体被观察的对象，该对象需要继承Observable类，以及实现Runnable接口，这里run的实现非常简单，执行每一步骤操作时都进行了通知，通知观察者消息发生变更了

• 为什么每次都需要 setChanged 呢

  • 筛选有效通知，只有有效通知可以调用setChanged。比如，我的微信朋友圈一条状态，好友A点赞，后续该状态的点赞和评论并不是每条都通知A，只有A的好友触发的操作才会通知A。
  • 便于撤销通知操作，在主题中，我们可以设置很多次setChanged，但是在最后由于某种原因需要取消通知，我们可以使用clearChanged轻松解决问题。
  • 主动权控制，由于setChanged为protected,而notifyObservers方法为public，这就导致存在外部随意调用notifyObservers的可能，但是外部无法调用setChanged，因此真正的控制权应该在主题这里。

class ObservableRunnable extends Observable implements Runnable {

    /**
     * 线程名称
     */
    private String name;

    ObservableRunnable(String name, ObserverListener listener) {
        this.name = name;
        // 将被观察的对象注册到观察者中
        super.addObserver(listener);
    }

    /**
     * 发送通知
     *
     * @param event 通知的内容
     */
    private void notifyChange(final RunnableEvent event) {
        // 前面说过 JDK自带的 需要每次设置一次状态,代表当前内容更改了
        super.setChanged();
        super.notifyObservers(event);
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            notifyChange(new RunnableEvent(RunnableState.RUNNING, Thread.currentThread(), null));
            System.out.printf("根据 [%s] 查询 \n", this.name);
            Thread.sleep(1000L);
            if (this.name.equals("T3")) {
                // 故意模拟报错
                throw new RuntimeException("故意抛出错误");
            }
            notifyChange(new RunnableEvent(RunnableState.DOWN, Thread.currentThread(), null));
        } catch (Exception e) {
            notifyChange(new RunnableEvent(RunnableState.ERROR, Thread.currentThread(), e));
        }
    }

    enum RunnableState {
        /**
         * RUNNING：运行
         * ERROR：异常
         * DOWN：正常结束
         */
        RUNNING, ERROR, DOWN
    }

    static class RunnableEvent {
        private final RunnableState state;
        private final Thread thread;
        private final Throwable cause;

        RunnableEvent(RunnableState state, Thread thread, Throwable cause) {
            this.state = state;
            this.thread = thread;
            this.cause = cause;
        }

        RunnableState getState() {
            return state;
        }

        public Thread getThread() {
            return thread;
        }

        Throwable getCause() {
            return cause;
        }
    }
}

3.创建测试工程

public class ObserverClient {

    public static void main(String[] args) {
        ObserverListener listener = new ObserverListener();
        List<String> names = Arrays.asList("T1", "T2", "T3");
        for (String name : names) {
            Thread thread = new Thread(new ObservableRunnable(name, listener));
            thread.start();
        }
    }
}

4.运行结果，通过运行日志可以发现，启动三个线程后同时执行抓取操作，但是Thread-2线程在数据处理时发生了异常，在ObserverListener处也成功收到通知的内容，然后对信息进行了输出操作。在实际过程中我们可以为异常进行补偿操作

The Runnable [Thread-1] data changed and state is RUNNING
The Runnable [Thread-0] data changed and state is RUNNING
根据 [T1] 查询 
The Runnable [Thread-2] data changed and state is RUNNING
根据 [T2] 查询 
根据 [T3] 查询 
java.lang.RuntimeException: 故意抛出错误
The Runnable [Thread-0] data changed and state is DOWN
    at com.battcn.chapter14.ObservableRunnable.run(ObserverClient.java:67)
The Runnable [Thread-1] data changed and state is DOWN
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
The Runnable [Thread-2] process failed and state is ERROR

总结

本文，简单讲述了多线程环境下如何利用观察者模式进行线程状态监听，也是对前面所讲的基础进行巩固，在学习的过程中，既要知其然也要知其所以然。这样才能更好地驾驭它，更好地去理解和使用，也能更好地帮助我们触类旁通。

- 说点什么

全文代码：https://gitee.com/battcn/battcn-concurent/tree/master/Chapter1-1/battcn-thread/src/main/java/com/battcn/chapter14

• 个人QQ：1837307557
• battcn开源群（适合新手）：391619659

微信公众号：battcn（欢迎调戏）