《Java并发编程实践》一书6.3.5节CompletionService:Executor和BlockingQueue,有这样一段话:
"如果向Executor提交了一组计算任务,并且希望在计算完成后获得结果,那么可以保留与每个任务关联的Future,然后反复使用get方法,同时将参数timeout指定为0,从而通过轮询来判断任务是否完成。这种方法虽然可行,但却有些繁琐。幸运的是,还有一种更好的方法:完成服务CompletionService。"
这是什么意思呢?我们通过一个例子,分别使用繁琐的做法和CompletionService来完成,清晰的对比能让我们更好的理解上面的一段话和CompletionService这个API提供的初衷。考虑这样的场景,有5个Callable任务分别返回5个整数,然后我们在main方法中按照各个任务完成的先后顺序,在控制台打印返回结果。
package net.aty.completeservice; import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class ReturnAfterSleepCallable implements Callable<Integer> { private int sleepSeconds; private int returnValue; public ReturnAfterSleepCallable(int sleepSeconds, int returnValue) { this.sleepSeconds = sleepSeconds; this.returnValue = returnValue; } @Override public Integer call() throws Exception { System.out.println("begin to execute."); TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepSeconds); System.out.println("end to execute."); return returnValue; } }这个任务会接受2个参数,睡眠指定的时间后,返回指定的结果。睡眠时间越短,意味着任务越先执行完成。
package net.aty.completeservice; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.TimeoutException; public class TraditionalTest { public static void main(String[] args) { int taskSize = 5; ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(taskSize); List<Future<Integer>> futureList = new ArrayList<Future<Integer>>(); for (int i = 1; i <= taskSize; i++) { int sleep = taskSize - i; // 睡眠时间 int value = i; // 返回结果 // 向线程池提交任务 Future<Integer> future = executor.submit(new ReturnAfterSleepCallable(sleep, value)); // 保留每个任务的Future futureList.add(future); } // 轮询,获取完成任务的返回结果 while(taskSize > 0) { for (Future<Integer> future : futureList) { Integer result = null; try { result = future.get(0, TimeUnit.SECONDS); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } catch (TimeoutException e) { // 超时异常需要忽略,因为我们设置了等待时间为0,只要任务没有完成,就会报该异常 } // 任务已经完成 if(result != null) { System.out.println("result=" + result); // 从future列表中删除已经完成的任务 futureList.remove(future); taskSize--; //此处必须break,否则会抛出并发修改异常。(也可以通过将futureList声明为CopyOnWriteArrayList类型解决) break; // 进行下一次while循环 } } } // 所有任务已经完成,关闭线程池 System.out.println("all over."); executor.shutdown(); } }可见轮询future列表非常的复杂,而且还有很多异常需要处理,TimeOutException异常需要忽略;还要通过双重循环和break,防止遍历集合的过程中,出现并发修改异常。这么多需要考虑的细节,程序员很容易犯错。
package net.aty.completeservice; import java.util.concurrent.CompletionService; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.ExecutorCompletionService; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class CompletionServiceTest { public static void main(String[] args) { int taskSize = 5; ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(taskSize); // 构建完成服务 CompletionService<Integer> completionService = new ExecutorCompletionService<Integer>( executor); for (int i = 1; i <= taskSize; i++) { int sleep = taskSize - i; // 睡眠时间 int value = i; // 返回结果 // 向线程池提交任务 completionService .submit(new ReturnAfterSleepCallable(sleep, value)); } // 按照完成顺序,打印结果 for (int i = 0; i < taskSize; i++) { try { System.out.println(completionService.take().get()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } // 所有任务已经完成,关闭线程池 System.out.println("all over."); executor.shutdown(); } }可见使用CompletionService不会有TimeOutExeception的问题,不用遍历future列表,不用担心并发修改异常。
/** * A service that decouples the production of new asynchronous tasks * from the consumption of the results of completed tasks. Producers * <tt>submit</tt> tasks for execution. Consumers <tt>take</tt> * completed tasks and process their results in the order they * complete. */也就是说,CompletionService实现了生产者提交任务和消费者获取结果的解耦,生产者和消费者都不用关心任务的完成顺序,由CompletionService来保证,消费者一定是按照任务完成的先后顺序来获取执行结果。
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>>(); }到这里可以推测,按照任务的完成顺序获取结果,就是通过阻塞队列实现的,阻塞队列刚好具有这样的性质:阻塞和有序。
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; }
/** * 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; }这里简单说明下:FutureTask.done(),这个方法默认什么都不做,就是一个回调,当提交的线程池中的任务完成时,会被自动调用。这也就说时候,当任务完成的时候,会自动执行QueueingFuture.done()方法,将返回结果加入到阻塞队列中,加入的顺序就是任务完成的先后顺序。
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JDK并发工具包CompletionService和ExecutorCompletionService的好处和使用场景
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