Java 中如何模擬真正的同時並發請求？
- 2019 年 10 月 7 日
- 筆記
來源：http://rrd.me/et2sP
有時需要測試一下某個功能的並發性能，又不要想藉助於其他工具，索性就自己的開發語言，來一個並發請求就最方便了。
java中模擬並發請求，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，算不得真正的同時並發！怎麼樣才能做到真正的同時並發呢？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，就可以真正的發起並發請求了。
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，當開始門打開時，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;// 返回結果字元串 try { // 創建遠程url連接對象 URL url = new URL(httpurl); // 通過遠程url連接對象打開一個連接，強轉成httpURLConnection類 connection = (HttpURLConnection) url.openConnection(); // 設置連接方式：get connection.setRequestMethod("GET"); // 設置連接主機伺服器的超時時間：15000毫秒 connection.setConnectTimeout(15000); // 設置讀取遠程返回的數據時間：60000毫秒 connection.setReadTimeout(60000); // 發送請求 connection.connect(); // 通過connection連接，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")); // 存放數據 StringBuffer sbf = new StringBuffer(); String temp = null; while ((temp = br.readLine()) != null) { sbf.append(temp); sbf.append("rn"); } 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();// 關閉遠程連接 } 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); // 通過遠程url連接對象打開連接 connection = (HttpURLConnection) url.openConnection(); // 設置連接請求方式 connection.setRequestMethod("POST"); // 設置連接主機伺服器超時時間：15000毫秒 connection.setConnectTimeout(15000); // 設置讀取主機伺服器返回數據超時時間：60000毫秒 connection.setReadTimeout(60000); // 默認值為：false，當向遠程伺服器傳送數據/寫數據時，需要設置為true connection.setDoOutput(true); // 默認值為：true，當前向遠程服務讀取數據時，設置為true，該參數可有可無 connection.setDoInput(true); // 設置傳入參數的格式:請求參數應該是 name1=value1&name2=value2 的形式。 connection.setRequestProperty("Content-Type", "application/x-www-form-urlencoded"); // 設置鑒權資訊：Authorization: Bearer da3efcbf-0845-4fe3-8aba-ee040be542c0 connection.setRequestProperty("Authorization", "Bearer da3efcbf-0845-4fe3-8aba-ee040be542c0"); // 通過連接對象獲取一個輸出流 os = connection.getOutputStream(); // 通過輸出流對象將參數寫出去/傳輸出去,它是通過位元組數組寫出的 os.write(param.getBytes()); // 通過連接對象獲取一個輸入流，向遠程讀取 if (connection.getResponseCode() == 200) { is = connection.getInputStream(); // 對輸入流對象進行包裝:charset根據工作項目組的要求來設置 br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "UTF-8")); StringBuffer sbf = new StringBuffer(); String temp = null; // 循環遍歷一行一行讀取數據 while ((temp = br.readLine()) != null) { sbf.append(temp); sbf.append("rn"); } 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(); } } // 斷開與遠程地址url的連接 connection.disconnect(); } return result; } }
如上，就可以發起真正的並發請求了。
並發請求操作流程示意圖如下：
此處設置了一道門，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，也並非絕對的同時並發。具體的調用還要依賴於CPU個數，執行緒數及作業系統的執行緒調度功能等，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並發呢？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 { // 設置柵欄解除時的動作，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 { // 設置柵欄，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..."); } }
其運行結果如下圖：
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！
