ExecutorService|CompletionService的區(qū)別與選擇

這段時(shí)間對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)做了個(gè)性能測(cè)試，其中使用了較多線程池的技術(shù)，故此做一個(gè)技術(shù)總結(jié)。

這次總結(jié)的內(nèi)容比較多，主要是四個(gè)：

ExecutorService
CompletionService
Runnable
Callable
前兩個(gè)是線程池相關(guān)接口，后兩個(gè)是多線程相關(guān)接口。在最后，我會(huì)說(shuō)明什么情況下使用哪個(gè)接口，這兩類接口如何搭配使用。

Tips：個(gè)人拙見(jiàn)，如有不對(duì)，請(qǐng)多多指正。

一、ExecutorService
ExecutorService是一個(gè)接口，繼承自Executor。ExecutorService提供了一些常用操作和方法，但是ExecutorService是一個(gè)接口，無(wú)法實(shí)例化。
不過(guò)，Java提供了一個(gè)幫助類Executors，可以快速獲取一個(gè)ExecutorService對(duì)象，并使用ExecutorService接口的一些方法。

Executors幫助類提供了多個(gè)構(gòu)造線程池的方法，常用的分為兩類：

直接執(zhí)行的
newCachedThreadPool
newFixedThreadPool
newSingleThreadExecutor
延遲或定時(shí)執(zhí)行的
newScheduledThreadPool
newSingleThreadScheduledExecutor
Executors為每種方法提供了一個(gè)線程工廠重載。

（一）newCachedThreadPool
創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)的線程池對(duì)象，里面的線程和重用，且在第一次使用的時(shí)候才創(chuàng)建。可以理解為線程優(yōu)先模式，來(lái)一個(gè)創(chuàng)一個(gè)線程，直到線程處理完成后，再處理其他的任務(wù)。
Code：

package com.macro.boot.javaBuiltThreadPool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;

public class MyExecutorService {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 使用幫助類
//        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

        // 2. 提交任務(wù)
/*        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            executorService.submit(new MyRunnable(i));
        }*/

        // 3. 重載方法測(cè)試
        test();
    }

    private static void test() {
        // 1. 使用幫助類
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(
                new ThreadFactory() {
                    int n = 1;

                    @Override
                    public Thread newThread(Runnable r) {
                        return new Thread(r, "線程正在執(zhí)行 --->" + n++);
                    }
                }
        );

        // 2. 提交任務(wù)
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            executorService.submit(new MyRunnable(i));
        }
    }
}

/**
 * 1. 線程類
 */
class MyRunnable implements Runnable {
    private int id;

    public MyRunnable(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public void run() {
        String name = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(name + "正在執(zhí)行..." + "--->" + id);
    }
}

輸出：幾乎是一下子就執(zhí)行了，newCachedThreadPool會(huì)創(chuàng)建和任務(wù)數(shù)同等匹配的線程，直到處理完成任務(wù)的線程可以處理新增的任務(wù)。

（二）newFixedThreadPool
Code：創(chuàng)建一個(gè)可重用固定線程數(shù)量的線程池

package com.macro.boot.javaBuiltThreadPool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;

/**
 * 創(chuàng)建一個(gè)可固定重用次數(shù)的線程池
 */
public class MyNewFixedThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
/*        // nThreads：線程數(shù)量
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            es.submit(new MyRunnable(i));
        }*/
        test();
    }

    private static void test() {
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(5, new ThreadFactory() {
            int n = 1;

            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
                return new Thread(r, "線程" + n++);
            }
        });
        // 提交任務(wù)
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            es.submit(new MyRunnable(i));
        }
    }
}

（三）newSingleThreadExecutor
只有一個(gè)線程（線程安全）

package com.macro.boot.javaBuiltThreadPool;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;

public class MyNewSingleThreadExecutor {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
/*        ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            es.submit(new MyRunnable(i));
        }*/
        test();
    }

    private static void test() throws InterruptedException {
        ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor(new ThreadFactory() {
            int n = 1;

            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
                return new Thread(r, "線程" + n++);
            }
        });
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread.sleep(100);
            es.submit(new MyRunnable(i));
        }
    }
}

（四）newScheduledThreadPool
怎么理解這個(gè)線程池的延遲時(shí)間？很簡(jiǎn)單，第一次執(zhí)行的開(kāi)始時(shí)間，加上延遲的時(shí)間，就是第二次執(zhí)行的時(shí)間。

package com.macro.boot.ScheduledExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class MyScheduledExecutor {
    public static void main(String[] args) {
        ScheduledExecutorService sec = Executors.newScheduledThreadPool(4);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sec.schedule(new MyRunnable(i), 1, TimeUnit.SECONDS);
        }
        System.out.println("開(kāi)始執(zhí)行。。。");
        sec.shutdown();
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    private int id;

    @Override
    public String toString() {
        return "MyRunnable{" +
                "id=" + id +
                '}';
    }

    public MyRunnable(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public void run() {
        String name = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(name + "執(zhí)行了任務(wù)" + id);
    }
}

（五）newSingleThreadScheduledExecutor
newSingleThreadScheduledExecutor和newScheduledThreadPool的區(qū)別是，newSingleThreadScheduledExecutor的第二次執(zhí)行時(shí)間，等于第一次開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)間，加上執(zhí)行線程所耗費(fèi)的時(shí)間，再加上延遲時(shí)間，即等于第二次執(zhí)行的時(shí)間。

二、CompletionService
CompletionService是一個(gè)接口。
當(dāng)我們使用ExecutorService啟動(dòng)多個(gè)Callable時(shí)，每個(gè)Callable返回一個(gè)Future，而當(dāng)我們執(zhí)行Future的get方法獲取結(jié)果時(shí)，會(huì)阻塞線程直到獲取結(jié)果。
而CompletionService正是為了解決這個(gè)問(wèn)題，它是Java8的新增接口，它的實(shí)現(xiàn)類是ExecutorCompletionService。CompletionService會(huì)根據(jù)線程池中Task的執(zhí)行結(jié)果按執(zhí)行完成的先后順序排序，任務(wù)先完成的可優(yōu)先獲取到。
Code：

package com.macro.boot.completions;

import java.util.concurrent.*;

public class CompletionBoot {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        // 實(shí)例化線程池
        ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
        ExecutorCompletionService<Integer> ecs = new ExecutorCompletionService<>(es);

        for (int i = 0, j = 3; i < 20; i++) {
            ecs.submit(new CallableExample(i, j));
        }
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            // take：阻塞方法，從結(jié)果隊(duì)列中獲取并移除一個(gè)已經(jīng)執(zhí)行完成的任務(wù)的結(jié)果，如果沒(méi)有就會(huì)阻塞，直到有任務(wù)完成返回結(jié)果。
            Integer integer = ecs.take().get();
            // 從結(jié)果隊(duì)列中獲取并移除一個(gè)已經(jīng)執(zhí)行完成的任務(wù)的結(jié)果，如果沒(méi)有就會(huì)返回null，該方法不會(huì)阻塞。
            // Integer integer = ecs.poll().get();
            System.out.println(integer);
        }
        // 不要忘記關(guān)閉線程池
        es.shutdown();
    }
}
class CallableExample implements Callable<Integer> {
    /**
     * 使用構(gòu)造方法獲取變量
     * */
    private int a;
    private int b;

    public CallableExample(int a, int b) {
        this.a = a;
        this.b = b;
    }

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        return a + b;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "CallableExample{" +
                "a=" + a +
                ", b=" + b +
                '}';
    }
}

三、Runnable
Runnable和Callable兩者都是接口，但是也有區(qū)別：

實(shí)現(xiàn)Callable接口的任務(wù)線程能返回執(zhí)行結(jié)果；而實(shí)現(xiàn)Runnable接口的任務(wù)線程不能返回結(jié)果；（重點(diǎn)）
Callable接口的call()方法允許拋出異常；而Runnable接口的run()方法的異常只能在內(nèi)部消化，不能繼續(xù)上拋；
Code：

class MyRunnable02 implements Runnable {
    private int i;

    public MyRunnable02(int i) {
        this.i = i;
    }

    @Override
    public void run() {
        String name = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(name + "執(zhí)行了... ---> " + i);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyRunnable{" +
                "i=" + i +
                '}';
    }
}

四、Callable
Code：

class CallableExample implements Callable<Integer> {
    /**
     * 使用構(gòu)造方法獲取變量
     * */
    private int a;
    private int b;

    public CallableExample(int a, int b) {
        this.a = a;
        this.b = b;
    }

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        return a + b;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "CallableExample{" +
                "a=" + a +
                ", b=" + b +
                '}';
    }
}

五、Example
本次Demo：使用線程池，循環(huán)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)500次。
在最開(kāi)始的時(shí)候，是使用ExecutorServer + Future.get（因?yàn)椴樵償?shù)據(jù)庫(kù)肯定需要獲取結(jié)果，所以必須要用Callable，并且get到結(jié)果集）。但是get的阻塞操作，實(shí)在是太影響速度了，雖然考慮了兩種手段去解決，但是都不了了之。
Code：（只貼線程池的代碼，線程類和獲取連接的類就不放了）

private void executorServerStart() throws SQLException, ClassNotFoundException, ExecutionException, InterruptedException {
        // get con
        TDConUtils tdConUtils = new TDConUtils();
        Connection con = tdConUtils.getCon();
        Statement statement = con.createStatement();

        // SQL
        String sql = "select last_row(value_double) from db1.tb1;";

        // ThreadPool
        ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();

        // for each
        int count = 500;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            Future<ResultSet> submit = es.submit(new MyThread(i, con, sql));
            ResultSet resultSet = submit.get();
            // print
            while (resultSet.next()) {
                System.out.printf("輸出：時(shí)間：%s,值：%f \n", resultSet.getTimestamp(1)
                        , resultSet.getDouble(2));
            }
        }
        es.shutdown();

        // close resources
        tdConUtils.close(con, statement);
    }

運(yùn)行時(shí)間：8000ms +
改CompletionService：
Code：

private void completionServerStart() throws SQLException, ClassNotFoundException, InterruptedException, ExecutionException {
        // get con
        TDConUtils tdConUtils = new TDConUtils();
        Connection con = tdConUtils.getCon();
        Statement statement = con.createStatement();

        // SQL
        String sql = "select last_row(value_double) from db1.tb1;";

        // ThreadPool
        ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();

        //構(gòu)建ExecutorCompletionService,與線程池關(guān)聯(lián)
        ExecutorCompletionService<ResultSet> ecs = new ExecutorCompletionService<ResultSet>(es);
        // for each
        int count = 500;

        for (int i = 0; i < count; i++) {
            ecs.submit(new MyThread(i, con, sql));
        }
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            // 通過(guò)take獲取Future結(jié)果,此方法會(huì)阻塞
            ResultSet resultSet = ecs.take().get();
            while (resultSet.next()) {
                System.out.printf("輸出：時(shí)間：%s,值：%f \n", resultSet.getTimestamp(1)
                        , resultSet.getDouble(2));
            }
        }

        es.shutdown();
        tdConUtils.close(con, statement);
    }

運(yùn)行時(shí)間：300+ms

六、使用小結(jié)
分情況。
如果需要獲取結(jié)果：線程使用Callable；
如果需要異步獲取結(jié)果：線程池使用CompletionService。
如果不需要獲取結(jié)果：線程使用Runnable；
如果需要阻塞獲取結(jié)果：線程池使用ExecutorService。

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