CompletionService带你做个优秀的“海王”
本文就来聊聊 CompletionService 这个东西。
在聊它之前，我们先回顾一下 Future 的用法。
我先问问你，当你往线程池里面提交了一组计算任务以后，你想要获得返回值。
你应该用 Executor 的什么提交方法？这个提交方法的什么重载类型？
什么？你答不上来？呸，你个渣男，上周白嫖完了就忘了？
上周的文章里面写了啊：
用 submit 的任务类型为 Callable 的或者任务类型为 Runable，还可以再传一个返回值的：
由于是一组计算任务，你想拿到返回值去搞事情。这个返回值就被封装在 Future 里面。
怎么获取呢？
调用 Future 的 get 方法，有不带超时时间的无限等待的舔狗类型的 get，也有带超时时间、到点就放弃的渣男类型的 get：
来一起看个例子吧：
public class JDKThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
ArrayList> list = new ArrayList<>();
Future future_15 = executorService.submit(() -> {
TimeUnit.SECONDS.sleep(15);
System.out.println("执行时长为15s的执行完成。");
return 15;
});
list.add(future_15);
Future future_5 = executorService.submit(() -> {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
System.out.println("执行时长为5s的执行完成。");
return 5;
});
list.add(future_5);
Future future_10 = executorService.submit(() -> {
TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
System.out.println("执行时长为10s的执行完成。");
return 10;
});
list.add(future_10);
System.out.println("开始准备获取结果");
for (Future future : list) {
System.out.println("future.get() = " + future.get());
}
Thread.currentThread().join();
}
}
现在有三个任务，执行时间分别是 15s/10s/5s 。通过 JDK 线程池的 submit 方法提交了这三个 Callable 类型的任务。
你先眼神编译一下，心里输出一下，你想这个代码的输出结果是什么。
首先主线程把三个任务提交到线程池里面去，把对应返回的 Future 放到 List 里面存起来，然后执行“开始准备获取结果”的输出语句。
接着进入 for 循环，在循环里面执行 future.get() 操作，阻塞等待。
看看你心里想的输出结果是不是这样的：
从这个输出结果里面，我们可以看出问题了。很明显的木桶效应。
三个异步任务，耗时最长的最先执行，所以最先进入 list，因此当在循环中获取这个任务结果的时候 get 操作会一直阻塞，即使执行时间为 5s/10s 的任务已经执行完成。
好的，举个例子。想象一个场景：
假设你是一个海王，你拥有众多普通女性朋友。你同时邀约了三位女性朋友一起吃饭。分别给她们说：你先化妆吧，好了给我说一声，我开车来接你。
小红化妆要 2 小时。小花化妆要 1小时。小媛化妆要 30 分钟。
由于你最先给小红说的，你就一直在小红家门口等小红化妆完成。当小红化妆完成后，你接到车上，其他两位朋友早就准备好了，在家干巴巴的等着你来接她。
这不是一个合格的海王应该有的样子。
这就是 future 在这种场景下的局限性。
根据上面的场景编码可得（代码都是直接复制粘贴就可以用的，建议你拿出来跑一下）：
public class JDKThreadPoolExecutorTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
ArrayList> list = new ArrayList<>();
System.out.println("约几个妹子一起吃个饭吧。");
Future future_15 = executorService.submit(() -> {
System.out.println("小红：好的，哥哥。我化妆要2个小时。等一下哦。");
TimeUnit.SECONDS.sleep(15);
System.out.println("小红：我2个小时准时化好了，哥哥来接我吧。");
return "小红化完了。";
});
list.add(future_15);
Future future_5 = executorService.submit(() -> {
System.out.println("小媛：好的，哥哥。我化妆要30分钟。等一下哦。");
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
System.out.println("小媛：我30分钟准时化好了，哥哥来接我吧。");
return "小媛化完了。";
});
list.add(future_5);
Future future_10 = executorService.submit(() -> {
System.out.println("小花：好的，哥哥。我化妆要1个小时。等一下哦。");
TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
System.out.println("小花：我1个小时准时化好了，哥哥来接我吧。");
return "小花化完了。";
});
list.add(future_10);
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println("都通知完,等着吧。");
for (Future future : list) {
System.out.println(future.get()+"我去接她。");
}
Thread.currentThread().join();
}
}
输出结果如下：
说好都是一样的普通朋友的，为什么你偏偏要一直等化妆时间最长的小红？为什么不谁动作快，就先接谁？
你看你这样操作，让小媛、小花怎么想？只能说：你是一个好人了。
什么？你个中央空调还问我“什么是海王”？
CompletionService拯救海王
还是上面的场景，当我们引入了 CompletionService 后就显得不一样了。
先直接看用法：
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); ExecutorCompletionServicecompletionService = new ExecutorCompletionService<>(executorService);
用起来非常的方便，只需要用 ExecutorCompletionService 把线程池包起来。
然后提交任务的时候用 competitionService 的 submit 方法。代码如下：
public class ExecutorCompletionServiceTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
ExecutorCompletionService completionService =
new ExecutorCompletionService<>(executorService);
System.out.println("约几个妹子一起吃个饭吧。");
completionService.submit(() -> {
System.out.println("小红：好的，哥哥。我化妆要2个小时。等一下哦。");
TimeUnit.SECONDS.sleep(15);
System.out.println("小红：我2个小时准时化好了，哥哥来接我吧。");
return "小红化完了。";
});
completionService.submit(() -> {
System.out.println("小媛：好的，哥哥。我化妆要30分钟。等一下哦。");
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
System.out.println("小媛：我30分钟准时化好了，哥哥来接我吧。");
return "小媛化完了。";
});
completionService.submit(() -> {
System.out.println("小花：好的，哥哥。我化妆要1个小时。等一下哦。");
TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
System.out.println("小花：我1个小时准时化好了，哥哥来接我吧。");
return "小花化完了。";
});
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println("都通知完,等着吧。");
//循环3次是因为上面提交了3个异步任务
for (int i = 0; i < 3; i++) {
String returnStr = completionService.take().get();
System.out.println(returnStr + "我去接她");
}
Thread.currentThread().join();
}
}
你先眼神编译一下，心里输出一下...
算了，别编译了，直接带大家看结果吧，我已经迫不及待了：
谁先化完妆，就先去接谁。
写到这里，看到这个输出结果的时候我不禁鼓起掌来。
真正的海王应该是一个时间管理大师。
先对比一下输出结果，全体起立，一起鼓掌：
然后对比一下两个版本代码的差异：
变化不大，甚至说微乎其微。
执行 submit 方法的对象变成了 ExecutorCompletionService 。
获取任务结果的方法变成了：
String returnStr = completionService.take().get();
先不看原理。你就细细的品这个获取结果的方法。
completionService.take() 了个什么玩意出来，然后调用了 get 方法。
根据这个 get ，直觉就告诉我 take 出来的肯定是一个 future 对象。而这个 future 对象肯定是放在一个队列里面的。
下一小节，带大家去证实一下。
CompletionService原理
首先 CompletionService 是一个接口：
ExecutorCompletionService 是这个接口的实现类：
看一下 ExecutorCompletionService 的构造方法：
可以看到是需要传入一个线程池对象的。队列默认使用的是 LinkedBlockingQueue 。
当然，我们也可以指定使用什么队列：
然后再看一下它的任务提交方式：
由于用 ExecutorCompletionService 主要是为了优雅的处理返回值。所以它支持两种 submit 类型的提交，都是有返回值的。
上面时间管理大师版本海王使用的就是 Callable 类型的方法。
我们先对比一下 Executor 直接提交和 ExecutorCompletionService 提交的差异：
差异就在 execute 方法里面。
ExecutorCompletionService 提交任务的时候是这样的：
executor.execute(new QueueingFuture(f));
差异就在 execute 方法里面的 Runable：
看一下这个 QueueingFuture 是个什么东西：
秘密基本上就在这个里面了。
QueueingFuture 继承自 FutureTask。重写了 done 方法，然后把 task 放到 queue 里面。
这个方法的含义就是当任务执行完成后，就会被放到队列里面去了。也就是说队列里面的 task 都是已经 done 了的 task，而这个 task 就是一个个 future。
如果调用 queue 的 task 方法，就是阻塞等待。等到的一定是就绪了的 future，调用 get 就能立马获得结果。
你说这一套操作是在干啥？
这不就是在做解耦吗？
之前你提交任务后还需要直接关心每个任务返回的 future。现在 CompletionService 帮你对这些 future 进行了跟踪。
完成了调用者和 future 之间的解耦。
原理分析完了，说一个需要注意的地方。
当你的使用场景是不关心返回值的时候千万不要闲的蛋疼的用 CompletionService 去提交任务。
为什么？
因为前面说了，里面有个队列。而当你不关心返回值的时候也就是不会去处理这个队列，导致这个队列里面的对象堆积的越来越多。
最后，炸了，OOM了。
在开源框架中的应用
前面说了 CompletionService 是一个接口。除了 JDK 的 ExecutorCompletionService 实现了这个接口。
在开源框架里面也有相应的实现。比如 Redisson：
你去看这个实现，和 ExecutorCompletionService 思想是一模一样的，但是实现是有些许的不一样。
它把 future 放到队列面的时候，没有重写 done 方法，而是使用了响应式编程的 onComplete：
而 CompletionService 的思想核心是：Executor 加 Queue 。
这个思想，让我想起了在 Dubbo 中看到过的一个类：
这个类的 doInvoker 方法中的核心逻辑如下：
首先标号为 ① 的地方定义了一个队列。
标号为 ② 的地方在循环体中提交异步任务。需要几个服务提供者就有几次循环。
子线程在标号为 ③ 的地方把返回结果放到队列里面。
只要一放进去，就能被标号为 ④ 的地方获取到（指定时间内），然后程序立即返回。
这样就能实现并行调用多个服务提供者，只要有一个服务提供者返回就立即返回的功能。
我觉得这个思想和 CompletionService 的思想有一点点的相通之处的。
我们要学 CompletionService ，也要学它的思想。
最后说一句（求关注）
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