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Java多线程 CompletionService

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0705

这篇文章主要介绍了Java多线程 CompletionService，CompletionService用于提交一组Callable任务，其take方法返回已完成的一个Callable任务对应的Future对象,需要的朋友可以参考一下文章详细内容

1 CompletionService介绍

CompletionService用于提交一组Callable任务，其take方法返回已完成的一个Callable任务对应的Future对象。
如果你向Executor提交了一个批处理任务，并且希望在它们完成后获得结果。为此你可以将每个任务的Future保存进一个集合，然后循环这个集合调用Future的get()取出数据。幸运的是CompletionService帮你做了这件事情。
CompletionService整合了Executor和BlockingQueue的功能。你可以将Callable任务提交给它去执行，然后使用类似于队列中的take和poll方法，在结果完整可用时获得这个结果，像一个打包的Future。
CompletionService的take返回的future是哪个先完成就先返回哪一个，而不是根据提交顺序。

2 CompletionService源码分析

首先看一下 构造方法：

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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>>();
 }

构造法方法主要初始化了一个阻塞队列，用来存储已完成的task任务。

然后看一下 completionService.submit 方法：

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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任务被包装成QueueingFuture，而 QueueingFuture是 FutureTask的子类，所以最终执行了FutureTask中的run()方法。

来看一下该方法：

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public void run() {
 //判断执行状态，保证callable任务只被运行一次
    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 {
            //这里回调我们创建的callable对象中的call方法
                result = c.call();
                ran = true;
            } catch (Throwable ex) {
                result = null;
                ran = false;
                setException(ex);
            }
            if (ran)
            //处理执行结果
                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);
    }
}

可以看到在该 FutureTask 中执行run方法，最终回调自定义的callable中的call方法，执行结束之后，

通过 set(result) 处理执行结果：

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/**
 * 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();
    }
}

继续跟进finishCompletion()方法，在该方法中找到 done()方法：

protected void done() { completionQueue.add(task); }

可以看到该方法只做了一件事情，就是将执行结束的task添加到了队列中，只要队列中有元素，我们调用take()方法时就可以获得执行的结果。
到这里就已经清晰了，异步非阻塞获取执行结果的实现原理其实就是通过队列来实现的，FutureTask将执行结果放到队列中，先进先出，线程执行结束的顺序就是获取结果的顺序。

CompletionService实际上可以看做是Executor和BlockingQueue的结合体。CompletionService在接收到要执行的任务时，通过类似BlockingQueue的put和take获得任务执行的结果。CompletionService的一个实现是ExecutorCompletionService，ExecutorCompletionService把具体的计算任务交给Executor完成。

在实现上，ExecutorCompletionService在构造函数中会创建一个BlockingQueue（使用的基于链表的无界队列LinkedBlockingQueue），该BlockingQueue的作用是保存Executor执行的结果。当计算完成时，调用FutureTask的done方法。当提交一个任务到ExecutorCompletionService时，首先将任务包装成QueueingFuture，它是FutureTask的一个子类，然后改写FutureTask的done方法，之后把Executor执行的计算结果放入BlockingQueue中。

QueueingFuture的源码如下：

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/**
 * 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实现任务

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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总结

相比ExecutorService，CompletionService可以更精确和简便地完成异步任务的执行
CompletionService的一个实现是ExecutorCompletionService，它是Executor和BlockingQueue功能的融合体，Executor完成计算任务，BlockingQueue负责保存异步任务的执行结果
在执行大量相互独立和同构的任务时，可以使用CompletionService
CompletionService可以为任务的执行设置时限，主要是通过BlockingQueue的poll(long time,TimeUnit unit)为任务执行结果的取得限制时间，如果没有完成就取消任务

到此这篇关于Java多线程 CompletionService的文章就介绍到这了,更多相关Java多线程CompletionService内容请搜索米米素材网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持米米素材网！

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