CompletionService 介绍-轻识

介绍

java.util.concurrent.CompletionService是对 ExecutorService的一个功能增强封装，优化了获取异步操作结果的接口。

使用场景

假设我们要向线程池提交一批任务，并获取任务结果。一般的方式是提交任务后，从线程池得到一批 Future对象集合，然后依次调用其 get()方法。

这里有个问题：因为我们会要按固定的顺序来遍历 Future元素，而 get()方法又是阻塞的，因此如果某个 Future对象执行时间太长，会使得我们的遍历过程阻塞在该元素上，无法及时从后面早已完成的 Future当中取得结果。

CompletionService解决了这个问题。它本身不包含线程池，创建一个 CompletionService需要先创建一个 Executor。下面是一个例子：

String result = completionService.take().get();

这个 take()方法返回的是最早完成的任务的结果，这个就解决了一个任务被另一个任务阻塞的问题。下面是一个完整的例子：

示例

final SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.SSS");

CompletionService<String> csv = new ExecutorCompletionService<String>(Executors.newFixedThreadPool(10));

// 此线程池运行5个线程

for (int i = 0; i < 5; i++) {

final int index = i;

csv.submit(new Callable<String>() {

@Override

public String call() throws Exception {

System.out.println("Thread-" + index + "-begin-" + sf.format(new Date()));

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("Thread-" + index + "-end-" + sf.format(new Date()));

return "index-" + index;

}

});

}

try {

Future<String> f = csv.poll(); // poll方法返回的Future可能为 null，因为poll 是非阻塞执行的

if (f != null) {

System.out.println(f.get());

} else {

System.out.println("使用poll 获取到的Future为 null");

}

} catch (Exception e1) {

e1.printStackTrace();

}

for (int i = 0; i < 5; i++) {

try {

// csv.take() 返回的是最先完成任务的 Future 对象，take 方法时阻塞执行的

System.out.println(csv.take().get());

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

这个例子的执行结果如下所示：

// 示例1：像使用 ExecutorService 一样使用 CompletionService
10:22:32:271 - Task 4 started, duration=400
10:22:32:271 - Task 3 started, duration=600
10:22:32:271 - Task 2 started, duration=800
10:22:32:271 - Task 1 started, duration=1000
10:22:32:687 - Task 4 completed.
10:22:32:888 - Task 3 completed.
10:22:33:089 - Task 2 completed.
10:22:33:303 - Task 1 completed.
10:22:33:303 - Result of task 1
10:22:33:303 - Result of task 2
10:22:33:303 - Result of task 3
10:22:33:303 - Result of task 4
// 示例2：按标准方式使用 CompletionService
10:22:33:305 - Task 5 started, duration=1000
10:22:33:305 - Task 7 started, duration=600
10:22:33:305 - Task 6 started, duration=800
10:22:33:305 - Task 8 started, duration=400
10:22:33:718 - Task 8 completed.
10:22:33:718 - Result of task 8
10:22:33:918 - Task 7 completed.
10:22:33:918 - Result of task 7
10:22:34:119 - Task 6 completed.
10:22:34:119 - Result of task 6
10:22:34:320 - Task 5 completed.
10:22:34:320 - Result of task 5

可以看出，在示例 1 中，虽然 Task 4 执行时间只有 400ms，但因为我们是按照 1-2-3-4 的顺序依次取结果，因此 Task 4 完成后并没有马上打印出结果来。而在示例 2 中，对每个 Task 都是在完成时立刻就将结果打印出来了。这就是 CompletionService的优势所在。

原理解释

CompletionService之所以能够做到这点，是因为它没有采取依次遍历 Future 的方式，而是在中间加上了一个结果队列，任务完成后马上将结果放入队列，那么从队列中取到的就是最早完成的结果。

如果队列为空，那么 take()方法会阻塞直到队列中出现结果为止。此外 CompletionService还提供一个 poll()方法，返回值与 take()方法一样，不同之处在于它不会阻塞，如果队列为空则立刻返回 null。这算是给用户多一种选择。