3.4 多线程执行类
对于线程执行类来讲，最重要的两个功能就是执行测试任务和处理测试数据。其中执行测试任务涉及控制线程执行逻辑，稍显复杂，这里我们先将测试方案简化为执行 N 个并发，每个线程间隔 1 秒启动。如此一来，我们需要将已经创建好的 ThreadTask 类对象间隔提交给线程池执行即可。线程池的选择已经在上一节讲过，由于测试方案中并发数固定，我们只创建与之对应数量的线程池即可。
3.4.1 多线程类基础能力开发
首先我们设计这个类的属性，根据需求多线程执行类需要具备以下能力：
并发数量：用于接受对应数量的测试任务和创建对应大小的线程池。
与 ThreadTask 类属性相对应的线程安全的属性。
记录测试任务相关信息：开始、结束时间，任务描述等。
线程池：用于执行测试多线程任务。
开始、终止方法。
处理测试数据方法。
首先我们需要一个创建线程池的方法，该方法被设计成静态的，需要提取到一个多线程工具类中，这里先展示代码：
/** * 创建线程池,固定线程池大小 * @param size 线程池大小 * @return */public static ThreadPoolExecutor createPool(int size) { return new ThreadPoolExecutor(size, size, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10), // 创建线程池 new ThreadFactory() { // 创建一个线程工厂 AtomicInteger index = new AtomicInteger(); // 线程安全的线程编号
@Override public Thread newThread(Runnable r) { // 重写创建线程方法 Thread thread = new Thread(r); // 创建线程 thread.setName("线程-" + index.incrementAndGet()); // 设置线程名称 return thread; // 返回创建的线程 } }); // 创建线程池}
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然后根据需求分解，设计这个类的类属性：
/** * 线程池 */ThreadPoolExecutor poolExecutor;
/** * 任务数量,即并发数量 */public int TaskNum;
/** * 总执行次数 */public AtomicInteger executeNumStatistic;
/** * 执行错误次数 */public AtomicInteger errorNumStatistic;
/** * 用于记录所有请求时间 */public Vector<Integer> costTimeStatistic;
/** * 任务描述 */public String taskDesc;
/** * 开始时间,单位毫秒 */public long startTimestamp;
/** * 结束时间,单位毫秒 */public long endTimestamp;
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上文提到我们有一个启动方法，也就是在创建执行类对象时，并不会直接把测试任务都提交到线程池，所以我们需要一个存放测试任务的 List 属性。
/** * 多线程任务集合 */public List<ThreadTask> tasks;
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下面我们来设计构造方法，由于 tasks 属性的引入，所以任务数量即并发数量 TaskNum 并不是必须的，这里可以省略掉。其他属性中，只有 taskDesc 需要从外部获取了。那么，执行类的构造方法可以如下设计：
/** * 构造方法 * @param taskDesc 任务描述 * @param tasks 多线程任务集合 */public TaskExecutor(List<ThreadTask> tasks, String taskDesc) { this.tasks = tasks; // 初始化多线程任务集合 this.taskDesc = taskDesc; // 初始化任务描述 this.executeNumStatistic = new AtomicInteger(0); // 初始化执行次数 this.errorNumStatistic = new AtomicInteger(0); // 初始化执行错误次数 this.costTimeStatistic = new Vector<>(); // 初始化请求时间集合 this.poolExecutor = ThreadTool.createPool(tasks.size()); // 初始化线程池}
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接下来，我们处理启动方法，启动方法中就是将 tasks 中的待执行任务，间隔 1 秒提交给线程池执行。代码如下：
/** * 开始执行任务 */public void start() { this.startTimestamp = System.currentTimeMillis(); // 记录开始时间 for (ThreadTask task : tasks) { // 遍历多线程任务集合,提交线程池执行 poolExecutor.execute(task); // 提交线程池执行 ThreadTool.sleep(1000); // 休眠1秒,间隔提交多线程任务 }}
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与之对应的主动结束测试任务的方法：
/** * 停止执行任务 */public void stop() { for (int i = 0; i < tasks.size(); i++) { tasks.get(i).needStop = true; }}
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3.4.2 任务类协同
除了执行类独有的功能，还有不少需要与任务类协同完成的功能。这里面主要两类：一是逻辑关联，包括启动、停止；另一类是数据汇总。
首先我们要解决的核心功能就是确认任务结束的时间点，且同步给多线程任务和多线程执行类。从理论上来说，每个多线程任务结束之后，在 after() 方法中把数据上报（请注意这里是线程安全的）。对于执行类来讲，需要所有任务线程结束之后，才会进行后续的数据处理。
经过这番描述，不知道读者会不会感觉到熟悉，这非常符合我们前面讲过的多线程同步类 java.util.concurrent.CountDownLatch 最佳使用场景，固定线程数，一次性的线程同步。
首先我们要给执行类增加一个 CountDownLatch 类实例属性：
/** * 用于停止任务的计数器 */public CountDownLatch stopCountDownLatch;
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我们再给多线程任务类也添加一个同样的 CountDownLatch 类实例属性，代码与执行类相同，不在赘述。
然后在构造方法中完成初始化：
/** * 构造方法 * @param taskDesc 任务描述 * @param tasks 多线程任务集合 */public TaskExecutor(List<ThreadTask> tasks, String taskDesc) { this.tasks = tasks; // 初始化多线程任务集合 this.taskDesc = taskDesc; // 初始化任务描述 this.executeNumStatistic = new AtomicInteger(0); // 初始化执行次数 this.errorNumStatistic = new AtomicInteger(0); // 初始化执行错误次数 this.costTimeStatistic = new Vector<>(); // 初始化请求时间集合 this.poolExecutor = ThreadTool.createPool(tasks.size()); // 初始化线程池 this.stopCountDownLatch = new CountDownLatch(tasks.size()); // 初始化停止任务计数器 for (int i = 0; i < tasks.size(); i++) { // 初始化多线程任务的CountDownLatch同步类属性 tasks.get(i).stopCountDownLatch = stopCountDownLatch; }}
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在多线程任务类中，我们修改 run() 方法内容，添加 CountDownLatch 类计数功能。这里我们遵守最佳实战中的展示方法：
/** * 多线程任务执行方法 */@Overridepublic void run() { try { before(); // 前置处理 while (true) { if (ABORT.get() || needStop || executeNum >= totalNum) { // 判断是否终止测试任务 break; } try { executeNum++; // 记录执行次数 long start = System.currentTimeMillis(); // 记录开始时间 test(); // 测试方法 long end = System.currentTimeMillis(); // 记录结束时间 costTime.add((int) (end - start)); } catch (Exception e) { errorNum++; // 记录错误次数 e.printStackTrace(); } } after(); // 后置处理 } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { stopCountDownLatch.countDown(); // 计数器减一 }}
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最后我们要改造执行类的 start() 方法，在等待所有多线程任务都结束之后，执行后续操作。
/** * 开始执行任务 */public void start() { this.startTimestamp = System.currentTimeMillis(); // 记录开始时间 for (ThreadTask task : tasks) { // 遍历多线程任务集合,提交线程池执行 poolExecutor.execute(task); // 提交线程池执行 ThreadTool.sleep(1000); // 休眠1秒,间隔提交多线程任务 } try { stopCountDownLatch.await(); // 等待停止任务计数器为0 } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } this.endTimestamp = System.currentTimeMillis(); // 记录结束时间 this.poolExecutor.shutdown(); // 关闭线程池 System.out.println(System.currentTimeMillis() + " 性能测试任务执行完毕!"); // 打印任务执行完毕}
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万事俱备，下面即将迎来激动人心的时刻，笔者将通过一个演示案例见证我们设计的压测引擎第一次启动运行：
package org.funtester.performance.books.chapter03.section4;
import org.funtester.performance.books.chapter03.common.ThreadTool;import org.funtester.performance.books.chapter03.section3.ThreadTask;
import java.util.ArrayList;import java.util.List;
public class TestEngineDemo {
public static void main(String[] args) { int tasksNum = 2; // 任务数,即并发数量 int totalNum = 3; // 单个任务的总执行次数 List<ThreadTask> tasks = new ArrayList<>(); // 任务集合 for (int i = 0; i < tasksNum; i++) { ThreadTask threadTask = new ThreadTask() { // 创建任务对象 @Override public void before() { // 重写前置处理方法 System.out.println(System.currentTimeMillis() + " before testing ! " + Thread.currentThread().getName()); // 打印前置处理日志 }
@Override public void test() { ThreadTool.sleep(500); // 模拟业务操作 System.out.println(System.currentTimeMillis() + " testing ! " + Thread.currentThread().getName()); // 打印业务操作日志 }
@Override public void after() { System.out.println(System.currentTimeMillis() + " after testing ! " + Thread.currentThread().getName()); // 打印后置处理日志 }
}; threadTask.totalNum = totalNum; // 设置任务的总执行次数 threadTask.costTime = new ArrayList<>(totalNum); // 设置任务的执行时间集合,设置容量,避免频繁扩容 tasks.add(threadTask); // 将任务添加到任务集合 } new TaskExecutor(tasks, "性能测试引擎演示").start(); // 创建并发任务执行器并启动 }}
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在上面这个例子中，实现了一个 2 个并发，单个多线程任务执行 3 次的性能测试用例。用例每个线程任务中 before()、test() 和 after() 方法都做了日志处理。控制台打印的内容如下：
1700142013891 线程-1 before testing !1700142014393 线程-1 testing !1700142014895 线程-2 before testing !1700142014896 线程-1 testing !1700142015400 线程-2 testing !1700142015400 线程-1 testing !1700142015400 线程-1 after testing !1700142015904 线程-2 testing !1700142016409 线程-2 testing !1700142016409 线程-2 after testing !1700142016409 性能测试任务执行完毕!
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从打印信息可以看出，线程任务均按照我们预期的方式执行，当所有任务执行完，执行类关闭线程池，打印结束日志。
书的名字：从 Java 开始做性能测试 。
如果本书内容对你有所帮助，希望各位不吝赞赏，让我可以贴补家用。赞赏两位数可以提前阅读未公开章节。我也会尝试制作本书的视频教程，包括必要的答疑。
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