如何理解Java多线程CompletionService

这篇文章主要介绍“如何理解Java多线程CompletionService”，在日常操作中，相信很多人在如何理解Java多线程CompletionService问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”如何理解Java多线程CompletionService”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！

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：

   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：

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：

 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：

    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：

    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

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();            }        }    }}

到此，关于“如何理解Java多线程CompletionService”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注编程网网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！