线程池中CompletionService的应用

当使用ExecutorService启动了多个Callable后，每个Callable会产生一个Future，我们需要将多个Future存入一个线性表，用于之后处理数据。当然，还有更复杂的情况，有5个生产者线程，每个生产者线程都会创建任务，所有任务的Future都存放到同一个线性表中。另有一个消费者线程，从线性表中取出Future进行处理。

CompletionService正是为此而存在，它是一个更高级的ExecutorService，它本身自带一个线程安全的线性表，无需用户额外创建。它提供了2种方法从线性表中取出结果，poll()是非阻塞的，若目前无结果，返回一个null，线程继续运行不阻塞。take()是阻塞的，若当前无结果，则线程阻塞，直到产生一个结果，被取出返回，线程才继续运行。

public class Test {
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
    ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
    CompletionService<Integer> comp = new ExecutorCompletionService<>(executor);
    for(int i = 0; i<5; i++) {
      comp.submit(new Task());
    }
    executor.shutdown();
    int count = 0, index = 1;
    while(count<5) {
      Future<Integer> f = comp.poll();
      if(f == null) {
        System.out.println(index + " 没发现有完成的任务");
      }else {
        System.out.println(index + "产生了一个随机数: " + f.get());
        count++;
      }
      index++;
      TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
    }
  }
}

class Task implements Callable<Integer> {

  @Override
  public Integer call() throws Exception {
    Random rand = new Random();
    TimeUnit.SECONDS.sleep(rand.nextInt(7));
    return rand.nextInt();
  }
  
}

实际运用小案例：

模拟页面渲染

package com.thread;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
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;


/**
 * CompletionService的运用：当Executor遇见BlockingQueue时使用。
 * 使用场景：
 * 如果向Executor提交了一个批处理任务，并且希望在他们完成后获得结果。
 * 
 * CompletionService整合了Executor和BlockingQueue的功能，你可以将Callable任务提交给它执行，
 * 然后使用类似队列中的take和poll方法，在结果完整可用时(只是等待任意一个future的返回值)，获得这个结果。就像一个大包的Future。
 * 
 * completionService.take()的说明是：检索并移除已完成的任务，如果没有任何一个任务完成的，则继续等待
 * 
 * 从案例的结果可以看出，每当图片下载完毕后，就会执行渲染操作。
 * take方法只是检索completionService中所有future，看是否有执行完的任务，并获得结果。
 * 
 * @author hadoop
 *
 */
public class CompletionThread {
  static  ExecutorService mExecutor = Executors.newFixedThreadPool(5);
  static int totalTimeDownPhoto =0;
  
  /**
   * 模拟页面渲染场景
   */
  static  void  renderPage(){
      final  List<String> info = new ArrayList<String>();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
        info.add("图片" + i);
      }
      CompletionService<String>  completionService = new ExecutorCompletionService<String>(mExecutor);
      
      /**
       * 开启多线程处理下载图片的任务
       */
      for(final String str : info){
        completionService.submit(new Callable<String>() {
        @Override
        public String call() throws Exception {
          //下载图片download(str)
          int randomTime = new Random().nextInt(9) + 1;//限制耗时不会出现0s，不会大于10s
          Thread.sleep(randomTime*1000);
          System.out.println("下载" + str +"耗费了" + randomTime + "s");
          computeTime(randomTime);
          return str;
        }
       });
      }
      
     
      
      try {
        System.out.println("处理文字渲染的逻辑");
        int randomTime = new Random().nextInt(9) + 1;
      Thread.sleep(1000*randomTime);
      computeTime(randomTime);
      System.out.println("处理文字渲染的逻辑耗费了" + randomTime + "s");
      
      /**
       * 如果渲染图片耗时也比较久，也可以使用多线程。这里只是模拟，没有使用多线程处理渲染图片的过程
       */
      for (int i = 0; i < info.size(); i++) {
         //take检索并移除已完成的任务，如果没有任何一个任务完成的，则继续等待
          Future<String> f = completionService.take();
         //处理渲染图片的逻辑
          randomTime = new Random().nextInt(3) + 1;
          Thread.sleep(1000*randomTime);
          computeTime(randomTime);
          System.out.println("渲染"+f.get() +"耗时"+randomTime+"s"); 
      }
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    } catch (ExecutionException e) {
      e.printStackTrace();
    }
      
      /**
       * 只有执行了shutdown方法，执行isTerminated才有效。否则isTerminated一直为ture
       */
      mExecutor.shutdown();
      while(true){
      if(mExecutor.isTerminated()){
        System.out.println("所有任务都执行完了，关闭线程池");
        break;
      }
    }
  }
  
  /**
   * 统计下载图片所花费的总时间
   * @param randomTime
   */
  static void computeTime(int randomTime){
    synchronized (mExecutor) {
      totalTimeDownPhoto += randomTime;
    }
  }
  
  
  public static void main(String[] args) {
    long start = System.currentTimeMillis();
    renderPage();
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("渲染页面总耗时："+(end - start));
    System.out.println("下载每张图片，渲染每张图片以及渲染文字的合计耗时是："+ totalTimeDownPhoto);
    
    int saveTime = (int) (totalTimeDownPhoto - (end - start)/1000);
    System.out.println("总节约时间："+ saveTime+"s");
    
  }
  
  
}