Java并发专题 带返回结果的批量任务执行 CompletionService ExecutorService.invokeAll

一般情况下，我们使用Runnable作为基本的任务表示形式，但是Runnable是一种有很大局限的抽象，run方法中只能记录日志，打印，或者把数据汇总入某个容器（一方面内存消耗大，另一方面需要控制同步，效率很大的限制），总之不能返回执行的结果；比如同时1000个任务去网络上抓取数据，然后将抓取到的数据进行处理（处理方式不定），我觉得最好的方式就是提供回调接口，把处理的方式最为回调传进去；但是现在我们有了更好的方式实现：CompletionService + Callable

Callable的call方法可以返回执行的结果;

CompletionService将Executor（线程池）和BlockingQueue（阻塞队列）结合在一起，同时使用Callable作为任务的基本单元，整个过程就是生产者不断把Callable任务放入阻塞对了，Executor作为消费者不断把任务取出来执行，并返回结果；

优势：

a、阻塞队列防止了内存中排队等待的任务过多，造成内存溢出（毕竟一般生产者速度比较快，比如爬虫准备好网址和规则，就去执行了，执行起来（消费者）还是比较慢的）

b、CompletionService可以实现，哪个任务先执行完成就返回，而不是按顺序返回，这样可以极大的提升效率；

1、CompletionService ： Executor + BlockingQueue 

下面看个例子：

package com.zhy.concurrency.completionService;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.Callable;
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;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;

/**
* 将Executor和BlockingQueue功能融合在一起，可以将Callable的任务提交给它来执行， 然后使用take()方法获得已经完成的结果
*
* @author zhy
*
*/
public class CompletionServiceDemo
{

public static void main(String[] args) throws InterruptedException,
ExecutionException
{
/**
* 内部维护11个线程的线程池
*/
ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool( 11);
/**
* 容量为10的阻塞队列
*/
final BlockingQueue<Future<Integer>> queue = new LinkedBlockingDeque<Future<Integer>>(
10);
//实例化CompletionService
final CompletionService<Integer> completionService = new ExecutorCompletionService<Integer>(
exec, queue);

/**
* 模拟瞬间产生10个任务，且每个任务执行时间不一致
*/
for ( int i = 0; i < 10; i++)
{
completionService.submit( new Callable<Integer>()
{
@Override
public Integer call() throws Exception
{
int ran = new Random().nextInt( 1000);
Thread.sleep(ran);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " 休息了 " + ran);
return ran;
}
});
}

/**
* 立即输出结果
*/
for ( int i = 0; i < 10; i++)
{
try
{
//谁最先执行完成，直接返回
Future<Integer> f = completionService.take();
System.out.println(f.get());
} catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e)
{
e.printStackTrace();
}
}

exec.shutdown();

}

}

输出结果：

pool- 1-thread- 4 休息了 52
52
pool- 1-thread- 1 休息了 59
59
pool- 1-thread- 10 休息了 215
215
pool- 1-thread- 9 休息了 352
352
pool- 1-thread- 5 休息了 389
389
pool- 1-thread- 3 休息了 589
589
pool- 1-thread- 2 休息了 794
794
pool- 1-thread- 7 休息了 805
805
pool- 1-thread- 6 休息了 909
909
pool- 1-thread- 8 休息了 987
987

最先执行完成的直接返回，并不需要按任务提交的顺序执行，如果需要写个高并发的程序，且每个任务需要返回执行结果，这是个相当不错的选择！

2、ExecutorService.invokeAll

ExecutorService的invokeAll方法也能批量执行任务，并批量返回结果，但是呢，有个我觉得很致命的缺点，必须等待所有的任务执行完成后统一返回，一方面内存持有的时间长；另一方面响应性也有一定的影响，毕竟大家都喜欢看看刷刷的执行结果输出，而不是苦苦的等待；

下面看个例子：

package com.zhy.concurrency.executors;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class TestInvokeAll
{

public static void main(String[] args) throws InterruptedException,
ExecutionException
{
ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool( 10);

List<Callable<Integer>> tasks = new ArrayList<Callable<Integer>>();
Callable<Integer> task = null;
for ( int i = 0; i < 10; i++)
{
task = new Callable<Integer>()
{
@Override
public Integer call() throws Exception
{
int ran = new Random().nextInt( 1000);
Thread.sleep(ran);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " 休息了 " + ran );
return ran;
}
};

tasks.add(task);
}

long s = System.currentTimeMillis();


List<Future<Integer>> results = exec.invokeAll(tasks);

System.out.println( "执行任务消耗了 ：" + (System.currentTimeMillis() - s) + "毫秒");

for ( int i = 0; i < results.size(); i++)
{
try
{
System.out.println(results.get(i).get());
} catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}


exec.shutdown();

}

}

执行结果：

pool- 1-thread- 10 休息了 1
pool- 1-thread- 5 休息了 59
pool- 1-thread- 6 休息了 128
pool- 1-thread- 1 休息了 146
pool- 1-thread- 3 休息了 158
pool- 1-thread- 7 休息了 387
pool- 1-thread- 9 休息了 486
pool- 1-thread- 8 休息了 606
pool- 1-thread- 4 休息了 707
pool- 1-thread- 2 休息了 817
执行任务消耗了 ： 819毫秒
146
817
158
707
59
128
387
606
486
1

我特意在任务提交完成打印了一个时间，然后invokeAll执行完成后打印了下时间，可以看出invokeAll返回是等待所有线程执行完毕的。这点来说，我觉得可用性不如CompletionService。

嗯，对于批量执行任务，且携带返回结果的案例就到这里~如果有疑问或者代码中存在错误请指出~