java周期性线程池newScheduledThreadPool介绍，多线程下载url文件（断点下载、进度展示、网速展示、剩余时间展示）

Love The Way You Lie 2024-03-16 17:25 29阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一：newScheduledThreadPool（周期性线程池）
 *   *  1.1 特点
     *  1.2 核心线程数
     *  1.3 创建实例
     *  1.4 常用方法
     *   *  1.4.1 schedule方法
         *  1.4.2 scheduleAtFixedRate方法
         *  1.4.3 scheduleWithFixedDelay方法
 *  二：多线程下载展示文件总大小、剩余时间、下载速率
 *   *  2.1 文件总大小
     *  2.2 累计下载大小
     *   *  2.2.1 Volatile
         *  2.2.2 LongAdder
     *  2.3 前一次下载的大小
     *  2.4 重写run方法
 *  三：编写下载器
 *   *  3.1 编写http工具类
     *  3.2 核心下载功能
     *  3.3 编写分片下载的线程DownloaderTask
     *  3.4 合并文件
     *  3.5 清理临时文件
     *  3.6 编写main方法

## 一：newScheduledThreadPool（周期性线程池） ##

### 1.1 特点 ###

延时启动 、定时启动 、可以自定义最大线程池数量

### 1.2 核心线程数 ###

int cpuNubmer = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

### 1.3 创建实例 ###

public ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(cpuNubmer);

### 1.4 常用方法 ###

#### 1.4.1 schedule方法 ####

import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Date;
    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
    import java.util.concurrent.ScheduledFuture;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
     
    /**
     * @description 测试周期性线程池ScheduledThread-schedule方法
     */
    public class ScheduledThreadTest {
        
     
        public static void main(String[] args) throws Exception {
        
            ScheduledExecutorService executorService = ScheduledThread.getInstance();
            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
            // 延迟2秒执行下一个任务
            System.out.println("当前时间=" + sdf.format(new Date()));
            for (int i = 0; i < 9; i++) {
        
                int finalI = i;
                ScheduledFuture future = executorService.schedule(new Callable<String>() {
        
                    @Override
                    public String call() throws Exception {
        
                        int value = finalI;
                        System.out.println("时间=" + sdf.format(new Date()) + ",线程=" + Thread.currentThread().getName() + ",任务=" + value);
    //                    Thread.sleep(3);
                        return "call";
                    }
                }, 2, TimeUnit.SECONDS);
                System.out.println(future.get());
     
            }
            executorService.shutdown();
     
        }
    }

#### 1.4.2 scheduleAtFixedRate方法 ####

public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command,long initialDelay,long period,TimeUnit unit);

*  scheduleAtFixedRate ：是以上一个任务开始的时间计时，period时间过去后，检测上一个任务是否执行完毕，如果上一个任务执行完毕，则当前任务立即执行，如果上一个任务没有执行完毕，则需要等上一个任务执行完毕后立即执行。
 *  initialDelay：表示首次延迟2秒执行
 *  period ：表示周期执行的时间为6秒，即表示会重复执行，重复执行的间隔时间为6秒

import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Date;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
     
    /**
     * 测试周期性线程池ScheduledThread-scheduleAtFixedRate方法
     * initialDelay  表示首次延迟2秒执行
     * period        表示周期执行的时间为6秒，即表示会重复执行，重复执行的间隔时间为6秒
     * scheduleAtFixedRate ，是以上一个任务开始的时间计时，period时间过去后，检测上一个任务是否执行完毕，
     * 如果上一个任务执行完毕，则当前任务立即执行，如果上一个任务没有执行完毕，则需要等上一个任务执行完毕后立即执行。
     */
    public class ScheduledThreadTest2 {
        
        public static void main(String[] args) throws Exception {
        
            ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(2);
            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
            System.out.println("当前时间="+sdf.format(new Date()));
            // 延迟2秒执行下一个任务
            executorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
        
                @Override
                public void run() {
        
                    System.out.println("begin=" + sdf.format(new Date()));
                    try {
        
                        Thread.sleep(5000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("end=" + sdf.format(new Date()));
                }
            }, 2, 4, TimeUnit.SECONDS);
        }
    //    周期性执行
    //    当执行时间小于period时，下次执行时间= 当前执行开始时间+period
    //    当前时间=2021-09-16 05:21:59
    //    begin=2021-09-16 05:22:01
    //    end=2021-09-16 05:22:05
    //    begin=2021-09-16 05:22:07
    //    end=2021-09-16 05:22:11
    //    当执行时间大于period时，下次执行时间 = 当前执行结束时间
    //    当前时间=2021-09-16 05:23:13
    //    begin=2021-09-16 05:23:15
    //    end=2021-09-16 05:23:20
    //    begin=2021-09-16 05:23:20
    //    end=2021-09-16 05:23:25
    }

#### 1.4.3 scheduleWithFixedDelay方法 ####

import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Date;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
     
    /**
     * @description 测试周期性线程池ScheduledThread-scheduleWithFixedDelay方法
     * scheduleWithFixedDelay，是从上一个任务结束时开始计时，period时间过去后，再次执行下一次任务。
     */
    public class ScheduleWithFixedDelayTest {
        
        public static void main(String[] args) throws Exception {
        
            ScheduledExecutorService executorService = Executors.newScheduledThreadPool(1);
            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");
            System.out.println("当前时间="+sdf.format(new Date()));
            // 延迟2秒执行下一个任务
            executorService.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
        
                @Override
                public void run() {
        
                    System.out.println("begin=" + sdf.format(new Date()));
                    try {
        
                        Thread.sleep(5000);
     
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("end=" + sdf.format(new Date()));
                }
            }, 2, 2, TimeUnit.SECONDS);
        }
    //    周期性执行查询
    //    执行结果如下：当前时间延迟2秒时间后开始执行线程，下次执行的时间= 当前执行结束时间+period
    //    当前时间=2021-09-16 05:13:28
    //    begin=2021-09-16 05:13:31
    //    end=2021-09-16 05:13:36
    //    begin=2021-09-16 05:13:38
    //    end=2021-09-16 05:13:43
    //    begin=2021-09-16 05:13:45
    //    end=2021-09-16 05:13:50
    }

## 二：多线程下载展示文件总大小、剩余时间、下载速率 ##

### 2.1 文件总大小 ###

/**
         * 文件总大小
         */
        public long httpFileContentSize;

### 2.2 累计下载大小 ###

public static volatile LongAdder downSize = new LongAdder();

#### 2.2.1 Volatile ####

> Volatile关键字的作用主要有如下两个：  
> 1.线程的可见性：当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。  
> 2. 顺序一致性：禁止指令重排序。

#### 2.2.2 LongAdder ####

> LongAdder可以是计数器的增强版，高并发下性能会更好，适合频繁的更新，但是不太频繁读取，汇总统计信息时使用分成多个操作单元，不同线程更新不同的单元，只有需要汇总的时候才计算所有单元的操作。其实就是将内存中操作的变量拆分出来，让它变成多个变量（这里和ConcurrentHashMap的原理就很相似了)，然后让线程去竞争这些变量，将这些变量处理完后，然后在进行求和，这样降低了变量的并发度，减少了CAS失败次数。

### 2.3 前一次下载的大小 ###

/**
         * 前一次下载的大小
         * currentDownSize - preDownSize就是一秒内下载了多少
         */
        public double preDownSize;

### 2.4 重写run方法 ###

package com.sysg.file.core;
    
    import com.sysg.file.constant.FileConstant;
    
    import java.util.concurrent.atomic.LongAdder;
    
    /**
     * 展示下载信息的线程
     */
    public class DownloadInfoThread implements Runnable {
        
    
    
        /**
         * 文件总大小
         */
        public long httpFileContentSize;
    
        /**
         * 累计下载大小
         * Volatile关键字的作用主要有如下两个：
         * 1.线程的可见性：当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。
         * 2. 顺序一致性：禁止指令重排序。
         *
         * LongAdder可以是计数器的增强版，高并发下性能会更好，适合频繁的更新，但是不太频繁读取，
         * 汇总统计信息时使用分成多个操作单元，不同线程更新不同的单元，只有需要汇总的时候才计算所有单元的操作。
         *
         * 其实就是将内存中操作的变量拆分出来，让它变成多个变量( 这里和ConcurrentHashMap的原理就很相似了)，
         * 然后让线程去竞争这些变量，将这些变量处理完后，然后在进行求和，这样降低了变量的并发度，减少了CAS失败次数
         */
        public static volatile LongAdder downSize = new LongAdder();
    
        /**
         * 前一次下载的大小
         * currentDownSize - preDownSize就是一秒内下载了多少
         */
        public double preDownSize;
    
        public DownloadInfoThread(long httpFileContentSize){
        
            this.httpFileContentSize = httpFileContentSize;
        }
    
        /**
         * 通过定时任务线程池，让其每一秒执行一次
         */
        @Override
        public void run() {
        
            //计算文件总大小,单位MB
            String fileSize = String.format("%.2f", httpFileContentSize/FileConstant.MB);
            //计算每秒下载速度,单位MB
            double speed = Double.parseDouble(String.format("%.2f", (downSize.doubleValue() - preDownSize)/FileConstant.MB));
            //计算后，将当前下载大小作为上一次的，currentDownSize在不断变化
            preDownSize = downSize.doubleValue();
            //剩余文件大小，文件总大小 - 本地已下载文件的大小 - 当前下载的大小
            double remainSize = httpFileContentSize - downSize.doubleValue();
            //估算剩余时间
            String remainTime = String.format("%.1f", (remainSize / FileConstant.MB / speed));
            //判断剩余时间是否为无限大
            if("Infinity".equals(remainTime)){
        
                remainTime = "-";
            }
            //计算已下载大小
            String alreadyDownSize = String.format("%.2f", downSize.doubleValue() / FileConstant.MB);
            String downInfo = String.format("已下载%sMB，文件总大小%sMB，下载速度%smb/s,剩余时间%ss",
                    alreadyDownSize,
                    fileSize,
                    speed,
                    remainTime);
            System.out.println("\r");
            System.out.println(downInfo);
    
        }
    }

## 三：编写下载器 ##

![在这里插入图片描述][38d806494c724542b0200e2251e34550.png]

以下载QQ客户端的url为例：`https://dldir1.qq.com/qqfile/qq/PCQQ9.7.9/QQ9.7.9.29059.exe`

### 3.1 编写http工具类 ###

package com.sysg.file.utils;
    
    import java.io.IOException;
    import java.net.HttpURLConnection;
    import java.net.URL;
    
    /**
     * http工具类
     */
    public class HttpUtil {
        
    
    
        /**
         * 得到下载文件长度
         *
         * @param url url
         * @return long
         */
        public static long getHttpFileContentLength(String url){
        
            HttpURLConnection httpURLConnection = null;
            try {
        
                httpURLConnection = getHttpURLConnection(url);
                return httpURLConnection.getContentLength();
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
                return 0;
            } finally {
        
                if(httpURLConnection != null){
        
                    httpURLConnection.disconnect();
                }
            }
        }
    
    
        /**
         * 分片下载
         * @param url 下载地址
         * @param startPos 下载起始位置
         * @param endPos  下载结束位置
         * @return
         */
        public static HttpURLConnection getHttpURLConnection(String url,long startPos,long endPos){
        
            HttpURLConnection httpURLConnection = getHttpURLConnection(url);
            LogUtil.info("下载的区间是：{}-{}",startPos,endPos);
            if(httpURLConnection != null){
        
                if (endPos != 0){
        
                    //bytes=100-200
                    httpURLConnection.setRequestProperty("RANGE","BYTES="+ startPos + "-" + endPos);
                } else {
        
                    //下载最后一部分时endPos会赋值为0，此时如果为0，就表示会下载最后一部分
                    httpURLConnection.setRequestProperty("RANGE","BYTES="+ startPos + "-");
                }
                return httpURLConnection;
            }
            return null;
        }
    
    
    
        /**
         * 获取HttpURLConnection连接对象
         * @param url 文件的地址
         * @return
         */
        public static HttpURLConnection getHttpURLConnection(String url){
        
            try {
        
                //建立连接
                URL httpUrl = new URL(url);
                HttpURLConnection urlConnection =(HttpURLConnection)httpUrl.openConnection();
                //向文件所在服务器发送标识信息,模拟浏览器
                urlConnection.setRequestProperty("User-Agent","Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/113.0.0.0 Safari/537.36");
                return urlConnection;
            } catch (IOException e) {
        
                e.printStackTrace();
                return null;
            }
    
        }
    
        /**
         * 获取下载文件的文件名
         * @param url
         * @return
         */
        public static String getHttpFileName(String url){
        
            //获取最后一次“/”出现的下标
            int index = url.lastIndexOf("/");
            String fileName = url.substring(index + 1);
            if(!fileName.endsWith(".exe")){
        
                fileName = fileName + ".exe";
            }
            return fileName;
        }
    
    
    }

### 3.2 核心下载功能 ###

/**
         * 下载器
         *
         * @param url url
         */
        public void downloader(String url){
        
            //获取下载的文件名
            String fileName = HttpUtil.getHttpFileName(url);
            File file = new File(FileConstant.DOWNLOAD_PATH);
            if(!file.exists()){
        
                file.mkdirs();
            }
            //拼接文件下载路径
            String downPath = FileConstant.DOWNLOAD_PATH + fileName;
            //获取本地文件大小
            long localFileLength = FileUtil.getFileContentLength(downPath);
            //获取连接对象
            HttpURLConnection httpURLConnection = null;
            //获取需要下载下载的文件大小
            int contentLength = 0;
            try {
        
                httpURLConnection = HttpUtil.getHttpURLConnection(url);
                contentLength = httpURLConnection.getContentLength();
                //判断文件是否已经下载过
                if(localFileLength >= contentLength){
        
                    LogUtil.info("无须重新下载：{}",fileName);
                    return;
                }
                //创建获取下载信息的任务对象
                DownloadInfoThread downloadInfoThread = new DownloadInfoThread(contentLength);
                /**
                 * 将任务交给线程执行，每隔一秒执行一次
                 * initialDelay:延迟一秒执行
                 * period:每隔一秒执行一次
                 */
                scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(downloadInfoThread,1,1, TimeUnit.SECONDS);
                //调用切分任务的方法
                splitFile(url);
                countDownLatch.await();
                //合并文件
                if(mergeFile(fileName)){
        
                    clearTemp(fileName);
                }
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
            } finally {
        
                System.out.println("\r");
                System.out.println("下载完成");
                if(httpURLConnection != null){
        
                    //关掉连接对象
                    httpURLConnection.disconnect();
                }
                //关闭线程
                scheduledExecutorService.shutdownNow();
                //关闭线程池
                fixedThreadPool.shutdown();
            }
    
        }

### 3.3 编写分片下载的线程DownloaderTask ###

package com.sysg.file.core;
    
    import com.sysg.file.constant.FileConstant;
    import com.sysg.file.utils.HttpUtil;
    import com.sysg.file.utils.LogUtil;
    import java.io.BufferedInputStream;
    import java.io.FileNotFoundException;
    import java.io.InputStream;
    import java.io.RandomAccessFile;
    import java.net.HttpURLConnection;
    import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    /**
     * 分块下载任务
     */
    public class DownloaderTask implements Runnable {
        
    
        /**
         * url
         */
        private final String url;
    
        /**
         * 下载的起始位置
         */
        private final long startPos;
    
        /**
         * 下载的结束位置
         */
        private final long endPos;
    
        /**
         * 标识当前下载块
         */
        private final int part;
    
        /**
         * 程序计数器
         */
        private CountDownLatch countDownLatch;
    
        public DownloaderTask(String url, long startPos, long endPos, int part , CountDownLatch countDownLatch) {
        
            this.url = url;
            this.startPos = startPos;
            this.endPos = endPos;
            this.part = part;
            this.countDownLatch = countDownLatch;
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            //获取文件名
            String httpFileName = HttpUtil.getHttpFileName(url);
            //下载路径 + 分块文件名
            httpFileName = FileConstant.DOWNLOAD_PATH + httpFileName + ".temp" + part;
            //获取分块下载的链接
            HttpURLConnection httpURLConnection = HttpUtil.getHttpURLConnection(url, startPos, endPos);
            try(
                    InputStream inputStream = httpURLConnection.getInputStream();
                    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(inputStream);
                    RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile(httpFileName,"rw");
    
            ){
        
                byte[] buffer = new byte[FileConstant.BYTE_SIZE];
                int len = -1;
                //循环读取数据
                while((len = bis.read(buffer)) != -1){
        
                    //一秒内下载数据之和,通过原子类进行操作
                    DownloadInfoThread.downSize.add(len);
                    randomAccessFile.write(buffer,0,len);
                }
            } catch (FileNotFoundException e) {
        
                LogUtil.error("下载文件不存在：{}",url);
            } catch (Exception e) {
        
                LogUtil.error("url出现异常,此url有问题，请换一个试试");
            } finally {
        
                countDownLatch.countDown();
                //关闭链接
                httpURLConnection.disconnect();
            }
        }
    }

### 3.4 合并文件 ###

/**
         * 合并文件
         *
         * @param fileName 文件名称
         * @return boolean 文件合并是否成功
         */
        public boolean mergeFile(String fileName){
        
            LogUtil.info("开始合并文件：{}",fileName);
            byte[] buffer = new byte[FileConstant.BYTE_SIZE];
            int len = -1;
            try (RandomAccessFile accessFile = new RandomAccessFile(FileConstant.DOWNLOAD_PATH + fileName, "rw")){
        
                for (int i = 0; i < FileConstant.THREAD_NUM; i++) {
        
                    try (
                            FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(FileConstant.DOWNLOAD_PATH + fileName + ".temp" + i);
                            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fileInputStream);
                    ) {
        
                        while ((len = bis.read(buffer)) != -1){
        
                            accessFile.write(buffer,0,len);
                        }
                    } catch (FileNotFoundException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                LogUtil.info("结束合并文件：{}",fileName);
                return true;
            } catch (Exception e) {
        
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
    
        }

### 3.5 清理临时文件 ###

/**
         * 清理临时文件
         *
         * @param fileName 文件名称
         */
        public void clearTemp(String fileName){
        
            for (int i = 0; i < FileConstant.THREAD_NUM; i++) {
        
                //删除临时文件
                File file = new File(FileConstant.DOWNLOAD_PATH,fileName + ".temp" + i);
                if(file.exists()){
        
                    file.delete();
                }
            }
    
        }

### 3.6 编写main方法 ###

public static void main(String[] args) {
        
            String url = "https://dldir1.qq.com/qqfile/qq/PCQQ9.7.9/QQ9.7.9.29059.exe";
            new Downloader().downloader(url);
        }

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