Java多線程 CompletionService
1 CompletionService介紹
CompletionService
用于提交一組Callable
任務(wù),其take方法返回已完成的一個(gè)Callable
任務(wù)對(duì)應(yīng)的Future
對(duì)象。
如果你向Executor
提交了一個(gè)批處理任務(wù),并且希望在它們完成后獲得結(jié)果。為此你可以將每個(gè)任務(wù)的Future
保存進(jìn)一個(gè)集合,然后循環(huán)這個(gè)集合調(diào)用Future
的get()
取出數(shù)據(jù)。幸運(yùn)的是CompletionService
幫你做了這件事情。
CompletionService
整合了Executor
和BlockingQueue
的功能。你可以將Callable
任務(wù)提交給它去執(zhí)行,然后使用類似于隊(duì)列中的take和poll方法,在結(jié)果完整可用時(shí)獲得這個(gè)結(jié)果,像一個(gè)打包的Future
。
CompletionService
的take返回的future
是哪個(gè)先完成就先返回哪一個(gè),而不是根據(jù)提交順序。
2 CompletionService源碼分析
首先看一下 構(gòu)造方法:
public ExecutorCompletionService(Executor executor) { if (executor == null) throw new NullPointerException(); this.executor = executor; this.aes = (executor instanceof AbstractExecutorService) ? (AbstractExecutorService) executor : null; this.completionQueue = new LinkedBlockingQueue<Future<V>>(); }
構(gòu)造法方法主要初始化了一個(gè)阻塞隊(duì)列,用來(lái)存儲(chǔ)已完成的task
任務(wù)。
然后看一下 completionService.submit
方法:
public Future<V> submit(Callable<V> task) { if (task == null) throw new NullPointerException(); RunnableFuture<V> f = newTaskFor(task); executor.execute(new QueueingFuture(f)); 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(f)); return f; }
可以看到,callable
任務(wù)被包裝成QueueingFuture
,而 QueueingFuture
是 FutureTask
的子類,所以最終執(zhí)行了FutureTask
中的run()
方法。
來(lái)看一下該方法:
public void run() { //判斷執(zhí)行狀態(tài),保證callable任務(wù)只被運(yùn)行一次 if (state != NEW || !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset, null, Thread.currentThread())) return; try { Callable<V> c = callable; if (c != null && state == NEW) { V result; boolean ran; try { //這里回調(diào)我們創(chuàng)建的callable對(duì)象中的call方法 result = c.call(); ran = true; } catch (Throwable ex) { result = null; ran = false; setException(ex); } if (ran) //處理執(zhí)行結(jié)果 set(result); } } finally { runner = null; // state must be re-read after nulling runner to prevent // leaked interrupts int s = state; if (s >= INTERRUPTING) handlePossibleCancellationInterrupt(s); } }
可以看到在該 FutureTask
中執(zhí)行run
方法,最終回調(diào)自定義的callable
中的call
方法,執(zhí)行結(jié)束之后,
通過(guò) set(result)
處理執(zhí)行結(jié)果:
/** * Sets the result of this future to the given value unless * this future has already been set or has been cancelled. * * <p>This method is invoked internally by the {@link #run} method * upon successful completion of the computation. * * @param v the value */ protected void set(V v) { if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) { outcome = v; UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state finishCompletion(); } }
繼續(xù)跟進(jìn)finishCompletion()
方法,在該方法中找到 done()
方法:
protected void done() { completionQueue.add(task); }
可以看到該方法只做了一件事情,就是將執(zhí)行結(jié)束的task
添加到了隊(duì)列中,只要隊(duì)列中有元素,我們調(diào)用take()
方法時(shí)就可以獲得執(zhí)行的結(jié)果。
到這里就已經(jīng)清晰了,異步非阻塞獲取執(zhí)行結(jié)果的實(shí)現(xiàn)原理其實(shí)就是通過(guò)隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)的,FutureTask
將執(zhí)行結(jié)果放到隊(duì)列中,先進(jìn)先出,線程執(zhí)行結(jié)束的順序就是獲取結(jié)果的順序。
CompletionService
實(shí)際上可以看做是Executor
和BlockingQueue
的結(jié)合體。CompletionService
在接收到要執(zhí)行的任務(wù)時(shí),通過(guò)類似BlockingQueue
的put和take獲得任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果。CompletionService
的一個(gè)實(shí)現(xiàn)是ExecutorCompletionService
,ExecutorCompletionService
把具體的計(jì)算任務(wù)交給Executor
完成。
在實(shí)現(xiàn)上,ExecutorCompletionService
在構(gòu)造函數(shù)中會(huì)創(chuàng)建一個(gè)BlockingQueue
(使用的基于鏈表的無(wú)界隊(duì)列LinkedBlockingQueue),該BlockingQueue
的作用是保存Executor
執(zhí)行的結(jié)果。當(dāng)計(jì)算完成時(shí),調(diào)用FutureTask
的done方法。當(dāng)提交一個(gè)任務(wù)到ExecutorCompletionService
時(shí),首先將任務(wù)包裝成QueueingFuture
,它是FutureTask
的一個(gè)子類,然后改寫(xiě)FutureTask
的done方法,之后把Executor
執(zhí)行的計(jì)算結(jié)果放入BlockingQueue
中。
QueueingFuture
的源碼如下:
/** * FutureTask extension to enqueue upon completion */ private class QueueingFuture extends FutureTask<Void> { QueueingFuture(RunnableFuture<V> task) { super(task, null); this.task = task; } protected void done() { completionQueue.add(task); } private final Future<V> task; }
3 CompletionService實(shí)現(xiàn)任務(wù)
public class CompletionServiceTest { public static void main(String[] args) { ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10); CompletionService<Integer> completionService = new ExecutorCompletionService<Integer>(threadPool); for (int i = 1; i <=10; i++) { final int seq = i; completionService.submit(new Callable<Integer>() { @Override public Integer call() throws Exception { Thread.sleep(new Random().nextInt(5000)); return seq; } }); } threadPool.shutdown(); for (int i = 0; i < 10; i++) { try { System.out.println( completionService.take().get()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } } }
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4 CompletionService總結(jié)
相比ExecutorService
,CompletionService
可以更精確和簡(jiǎn)便地完成異步任務(wù)的執(zhí)行
CompletionService
的一個(gè)實(shí)現(xiàn)是ExecutorCompletionService
,它是Executor
和BlockingQueue
功能的融合體,Executor
完成計(jì)算任務(wù),BlockingQueue
負(fù)責(zé)保存異步任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果
在執(zhí)行大量相互獨(dú)立和同構(gòu)的任務(wù)時(shí),可以使用CompletionService
CompletionService
可以為任務(wù)的執(zhí)行設(shè)置時(shí)限,主要是通過(guò)BlockingQueue
的poll
(long time,TimeUnit unit)為任務(wù)執(zhí)行結(jié)果的取得限制時(shí)間,如果沒(méi)有完成就取消任務(wù)
到此這篇關(guān)于Java多線程 CompletionService
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