java利用CompletionService保證任務(wù)先完成先獲取到執(zhí)行結(jié)果

更新時(shí)間：2023年08月17日 08:22:37 作者：Shawn_Shawn

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了java如何利用CompletionService來(lái)保證任務(wù)先完成先獲取到執(zhí)行結(jié)果，文中的示例代碼講解詳細(xì)，需要的可以參考下

CompletionService簡(jiǎn)介

在學(xué)習(xí)future的時(shí)候，我們提到，future.get()方法會(huì)阻塞線程，所以如果A,B,C三個(gè)線程同時(shí)獲取執(zhí)行結(jié)果，如果A先執(zhí)行，但是A的執(zhí)行時(shí)間很長(zhǎng)，那么即使B,C執(zhí)行很短，也無(wú)法獲取到B,C的執(zhí)行結(jié)果，因?yàn)橹骶€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));
// 遍歷 Future list，通過(guò) get() 方法獲取每個(gè) future 結(jié)果
for (Future future:futures) {
	Integer result = future.get();
	// 其他業(yè)務(wù)邏輯 如果A執(zhí)行時(shí)間很長(zhǎng)，阻塞
}

那么如何讓B,C也有機(jī)會(huì)能夠獲取到執(zhí)行結(jié)果呢？答案就是java.util.concurrent.CompletionService。

CompletionService是Java8的新增接口，JDK為其提供了一個(gè)實(shí)現(xiàn)類ExecutorCompletionService。這個(gè)類是為線程池中Task的執(zhí)行結(jié)果服務(wù)的，即為Executor中Task返回Future而服務(wù)的。CompletionService的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是任務(wù)先完成可優(yōu)先獲取到，即結(jié)果按照完成先后順序排序。

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);
// ExecutorCompletionService 是 CompletionService 唯一實(shí)現(xiàn)類
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));
// 遍歷 Future list，通過(guò) get() 方法獲取每個(gè) future 結(jié)果
for (int i = 0; i < futures.size(); i++) {
    Integer result = completionService.take().get();
    // 其他業(yè)務(wù)邏輯
}

CompletionService原理

我們來(lái)試想一下，如果是你應(yīng)該如何解決上述Feture帶來(lái)的阻塞問(wèn)題呢？可以通過(guò)阻塞隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)，偽代碼如下：

// 創(chuàng)建阻塞隊(duì)列
BlockingQueue<Integer> bq =
  new LinkedBlockingQueue<>();
// 任務(wù)A 異步進(jìn)入阻塞隊(duì)列  
executor.execute(() -> bq.put(A.get()));
// 任務(wù)B 異步進(jìn)入阻塞隊(duì)列  
executor.execute(() -> bq.put(B.get()));
// 任務(wù)C 異步進(jìn)入阻塞隊(duì)列  
executor.execute(()-> bq.put(C.get()));
for (int i = 0; i < 3; i++) {
  Integer r = bq.take();
  // 異步執(zhí)行所有業(yè)務(wù)邏輯
  executor.execute(()->action(r));
}

實(shí)際上CompletionService的實(shí)現(xiàn)原理也是內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)阻塞隊(duì)列，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行結(jié)束就把任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果加入到阻塞隊(duì)列中，不同的是CompletionService是把任務(wù)執(zhí)行結(jié)果的Future對(duì)象加入到阻塞隊(duì)列中。

CompletionService是一個(gè)接口，submit()用于提交任務(wù)，take()和poll()用于從阻塞隊(duì)列中獲取并移除一個(gè)元素，它們的區(qū)別在于如果阻塞隊(duì)列是空的，那么調(diào)用take()方法的線程就會(huì)被阻塞，而poll()方法會(huì)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;
}

其實(shí)現(xiàn)類ExecutorCompletionService，實(shí)際上可以看做是Executor和 BlockingQueue的結(jié)合體，ExecutorCompletionService把具體的計(jì)算任務(wù)交給 Executor完成，通過(guò)BlockingQueue的take()方法獲得任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果。

ExecutorCompletionService有兩個(gè)構(gòu)造函數(shù)

public ExecutorCompletionService(Executor executor) {
    if (executor == null)
        throw new NullPointerException();
    this.executor = executor;
    // 判斷executor是不是ThreadPoolExecutor,ScheduledThreadPoolExecutor,ForkJoinPool
    // 其余框架也有實(shí)現(xiàn)了AbstractExecutorService抽象類，目前JDK里只有上述的三種實(shí)現(xiàn)
    // 如果不是，則為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;
    // 判斷executor是不是ThreadPoolExecutor,ScheduledThreadPoolExecutor,ForkJoinPool
    // 其余框架也有實(shí)現(xiàn)了AbstractExecutorService抽象類，目前JDK里只有上述的三種實(shí)現(xiàn)
    // 如果不是，則為null
    this.aes = (executor instanceof AbstractExecutorService) ?
        (AbstractExecutorService) executor : null;
    this.completionQueue = completionQueue;
}

兩個(gè)構(gòu)造器都需要傳入Executor，如果不傳BlockingQueue<Futrue>，默認(rèn)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)LinkedBlockingQueue<Future<V>>的隊(duì)列，該BlockingQueue的作用是保存Executor執(zhí)行的結(jié)果。

submit()源碼如下：

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;
}

當(dāng)提交一個(gè)任務(wù)到ExecutorCompletionService時(shí)，首先需要將task封裝成RunableFuture<V>，通過(guò)newTaskFor()完成，然后再將RunableFuture封裝成QueueingFuture，它是FutureTask的一個(gè)子類，然后改寫FutureTask的done方法，之后把Executor執(zhí)行的計(jì)算結(jié)果放入BlockingQueue中。

newTaskFor()的源碼如下：

private RunnableFuture<V> newTaskFor(Callable<V> task) {
    // aes是AbstractExecutorService，其實(shí)現(xiàn)類是ThreadPoolExecutor，F(xiàn)orkJoinPool，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的源碼如下：

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;
    // 會(huì)被java.util.concurrent.FutureTask#finishCompletion調(diào)用，判讀是否計(jì)算完成
    // 計(jì)算結(jié)果放在阻塞隊(duì)列中
    protected void done() { completionQueue.add(task); }
}

take()和poll()方法如下：

// 從結(jié)果隊(duì)列中獲取并移除一個(gè)已經(jīng)執(zhí)行完成的任務(wù)的結(jié)果，如果沒(méi)有就會(huì)阻塞，直到有任務(wù)完成返回結(jié)果。
public Future<V> take() throws InterruptedException {
    return completionQueue.take();
}
// 從結(jié)果隊(duì)列中獲取并移除一個(gè)已經(jīng)執(zhí)行完成的任務(wù)的結(jié)果，如果沒(méi)有就會(huì)返回null，該方法不會(huì)阻塞。
public Future<V> poll() {
    return completionQueue.poll();
}
// 從結(jié)果隊(duì)列中獲取并移除一個(gè)已經(jīng)執(zhí)行完成的任務(wù)的結(jié)果，如果沒(méi)有就會(huì)返回null，該方法不會(huì)阻塞。
// 超時(shí)
public Future<V> poll(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
    return completionQueue.poll(timeout, unit);
}

以上就是java利用CompletionService保證任務(wù)先完成先獲取到執(zhí)行結(jié)果的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于java CompletionService的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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