java利用CompletionService保证任务先完成先获取到执行结果

 更新时间:2023年08月17日 08:22:37   作者:Shawn_Shawn  
这篇文章主要为大家详细介绍了java如何利用CompletionService来保证任务先完成先获取到执行结果,文中的示例代码讲解详细,需要的可以参考下

CompletionService简介

在学习future的时候,我们提到,future.get()方法会阻塞线程,所以如果A,B,C三个线程同时获取执行结果,如果A先执行,但是A的执行时间很长,那么即使B,C执行很短,也无法获取到B,C的执行结果,因为主线程阻塞在A.get()上了。

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);
List<Future> futures = new ArrayList<Future<Integer>>();
futures.add(executorService.submit(A));
futures.add(executorService.submit(B));
futures.add(executorService.submit(C));
// 遍历 Future list,通过 get() 方法获取每个 future 结果
for (Future future:futures) {
	Integer result = future.get();
	// 其他业务逻辑 如果A执行时间很长,阻塞
}

那么如何让B,C也有机会能够获取到执行结果呢?答案就是java.util.concurrent.CompletionService

CompletionService是Java8的新增接口,JDK为其提供了一个实现类ExecutorCompletionService。这个类是为线程池中Task的执行结果服务的,即为ExecutorTask返回Future而服务的。CompletionService的实现目标是任务先完成可优先获取到,即结果按照完成先后顺序排序。

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);
// ExecutorCompletionService 是 CompletionService 唯一实现类
CompletionService completionService = new ExecutorCompletionService<>(executorService );
List<Future> futures = new ArrayList<Future<Integer>>();
futures.add(completionService.submit(A));
futures.add(completionService.submit(B));
futures.add(completionService.submit(C));
// 遍历 Future list,通过 get() 方法获取每个 future 结果
for (int i = 0; i < futures.size(); i++) {
    Integer result = completionService.take().get();
    // 其他业务逻辑
}

CompletionService原理

我们来试想一下,如果是你应该如何解决上述Feture带来的阻塞问题呢?可以通过阻塞队列来实现,伪代码如下:

// 创建阻塞队列
BlockingQueue<Integer> bq =
  new LinkedBlockingQueue<>();
// 任务A 异步进入阻塞队列  
executor.execute(() -> bq.put(A.get()));
// 任务B 异步进入阻塞队列  
executor.execute(() -> bq.put(B.get()));
// 任务C 异步进入阻塞队列  
executor.execute(()-> bq.put(C.get()));
for (int i = 0; i < 3; i++) {
  Integer r = bq.take();
  // 异步执行所有业务逻辑
  executor.execute(()->action(r));
}

实际上CompletionService的实现原理也是内部维护了一个阻塞队列,当任务执行结束就把任务的执行结果加入到阻塞队列中,不同的是CompletionService是把任务执行结果的Future对象加入到阻塞队列中。

CompletionService是一个接口,submit()用于提交任务,take()和poll()用于从阻塞队列中获取并移除一个元素,它们的区别在于如果阻塞队列是空的,那么调用take()方法的线程就会被阻塞,而poll()方法会返回null值。

public interface CompletionService<V> {
    Future<V> submit(Callable<V> task);
    Future<V> submit(Runnable task, V result);
    Future<V> take() throws InterruptedException;
    Future<V> poll();
    Future<V> poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
}

其实现类ExecutorCompletionService,实际上可以看做是ExecutorBlockingQueue的结合体,ExecutorCompletionService把具体的计算任务交给 Executor完成,通过BlockingQueuetake()方法获得任务执行的结果。

ExecutorCompletionService有两个构造函数

public ExecutorCompletionService(Executor executor) {
    if (executor == null)
        throw new NullPointerException();
    this.executor = executor;
    // 判断executor是不是ThreadPoolExecutor,ScheduledThreadPoolExecutor,ForkJoinPool
    // 其余框架也有实现了AbstractExecutorService抽象类,目前JDK里只有上述的三种实现
    // 如果不是,则为null
    this.aes = (executor instanceof AbstractExecutorService) ?
        (AbstractExecutorService) executor : null;
    this.completionQueue = new LinkedBlockingQueue<Future<V>>();
}
public ExecutorCompletionService(Executor executor,
                                 BlockingQueue<Future<V>> completionQueue) {
    if (executor == null || completionQueue == null)
        throw new NullPointerException();
    this.executor = executor;
    // 判断executor是不是ThreadPoolExecutor,ScheduledThreadPoolExecutor,ForkJoinPool
    // 其余框架也有实现了AbstractExecutorService抽象类,目前JDK里只有上述的三种实现
    // 如果不是,则为null
    this.aes = (executor instanceof AbstractExecutorService) ?
        (AbstractExecutorService) executor : null;
    this.completionQueue = completionQueue;
}

两个构造器都需要传入Executor,如果不传BlockingQueue<Futrue>,默认会创建一个LinkedBlockingQueue<Future<V>>的队列,该BlockingQueue的作用是保存Executor执行的结果。

submit()源码如下:

public Future<V> submit(Callable<V> task) {
    if (task == null) throw new NullPointerException();
    RunnableFuture<V> f = newTaskFor(task);
    executor.execute(new QueueingFuture<V>(f, completionQueue));
    return f;
}
public Future<V> submit(Runnable task, V result) {
    if (task == null) throw new NullPointerException();
    RunnableFuture<V> f = newTaskFor(task, result);
    executor.execute(new QueueingFuture<V>(f, completionQueue));
    return f;
}

当提交一个任务到ExecutorCompletionService时,首先需要将task封装成RunableFuture<V>,通过newTaskFor()完成,然后再将RunableFuture封装成QueueingFuture,它是FutureTask的一个子类,然后改写FutureTaskdone方法,之后把Executor执行的计算结果放入BlockingQueue中。

newTaskFor()的源码如下:

private RunnableFuture<V> newTaskFor(Callable<V> task) {
    // aes是AbstractExecutorService,其实现类是ThreadPoolExecutor,ForkJoinPool,SchedulerThreadPoolExecutor
    if (aes == null) 
        return new FutureTask<V>(task);
    else
        return aes.newTaskFor(task);
}
private RunnableFuture<V> newTaskFor(Runnable task, V result) {
    if (aes == null)
        return new FutureTask<V>(task, result);
    else
        return aes.newTaskFor(task, result);
}

QueueingFuture的源码如下:

private static class QueueingFuture<V> extends FutureTask<Void> {
    QueueingFuture(RunnableFuture<V> task,
                   BlockingQueue<Future<V>> completionQueue) {
        super(task, null);
        this.task = task;
        this.completionQueue = completionQueue;
    }
    private final Future<V> task;
    private final BlockingQueue<Future<V>> completionQueue;
    // 会被java.util.concurrent.FutureTask#finishCompletion调用,判读是否计算完成
    // 计算结果放在阻塞队列中
    protected void done() { completionQueue.add(task); }
}

take()poll()方法如下:

// 从结果队列中获取并移除一个已经执行完成的任务的结果,如果没有就会阻塞,直到有任务完成返回结果。
public Future<V> take() throws InterruptedException {
    return completionQueue.take();
}
// 从结果队列中获取并移除一个已经执行完成的任务的结果,如果没有就会返回null,该方法不会阻塞。
public Future<V> poll() {
    return completionQueue.poll();
}
// 从结果队列中获取并移除一个已经执行完成的任务的结果,如果没有就会返回null,该方法不会阻塞。
// 超时
public Future<V> poll(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
    return completionQueue.poll(timeout, unit);
}

以上就是java利用CompletionService保证任务先完成先获取到执行结果的详细内容,更多关于java CompletionService的资料请关注脚本之家其它相关文章!

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