Java Thread&Concurrency(12): 深入理解AbstractExecutorService及其實現原理

AbstractExecutorService主要是作爲ExecutorService的一個抽象實現,本身是一個抽象類。最後的執行會依託於execute方法。

它提供了類似如下的方法:

    public Future<?> submit(Runnable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }


可以通過對任務單元的封裝,和Future接口的配合,從而返回一個可以獲得任務結果的實現。

本文我們主要來看看對於任務集合的幾個操作:invokeAll和invokeAny。

invokeAll:

    public <T> List<Future<T>> invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                                         long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        if (tasks == null)
            throw new NullPointerException();
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        ArrayList<Future<T>> futures = new ArrayList<Future<T>>(tasks.size());
        boolean done = false;
        try {
            for (Callable<T> t : tasks)
                futures.add(newTaskFor(t));

            final long deadline = System.nanoTime() + nanos;
            final int size = futures.size();

            // Interleave time checks and calls to execute in case
            // executor doesn't have any/much parallelism.
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                execute((Runnable)futures.get(i));
                nanos = deadline - System.nanoTime();
                if (nanos <= 0L)
                    return futures;
            }

            for (int i = 0; i < size; i++) {
                Future<T> f = futures.get(i);
                if (!f.isDone()) {
                    if (nanos <= 0L)
                        return futures;
                    try {
                        f.get(nanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
                    } catch (CancellationException ignore) {
                    } catch (ExecutionException ignore) {
                    } catch (TimeoutException toe) {
                        return futures;
                    }
                    nanos = deadline - System.nanoTime();
                }
            }
            done = true;
            return futures;
        } finally {
            if (!done)
                for (int i = 0, size = futures.size(); i < size; i++)
                    futures.get(i).cancel(true);
        }
    }
  • 首先取得限時參數nanos,構造集合futures。
  • 爲所有任務都構造任務單元並且加入futures,然後提交每個任務,假如超時則返回任務集合futures。
  • 對於所有任務,依次阻塞直到任務完成,假如超過時限則直接返回。
  • 最後假如不是所有任務都完成,則嘗試取消所有任務。
再來看invokeAny:
    private <T> T doInvokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks,
                              boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        if (tasks == null)
            throw new NullPointerException();
        int ntasks = tasks.size();
        if (ntasks == 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        ArrayList<Future<T>> futures = new ArrayList<Future<T>>(ntasks);
        ExecutorCompletionService<T> ecs =
            new ExecutorCompletionService<T>(this);

        // For efficiency, especially in executors with limited
        // parallelism, check to see if previously submitted tasks are
        // done before submitting more of them. This interleaving
        // plus the exception mechanics account for messiness of main
        // loop.

        try {
            // Record exceptions so that if we fail to obtain any
            // result, we can throw the last exception we got.
            ExecutionException ee = null;
            final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
            Iterator<? extends Callable<T>> it = tasks.iterator();

            // Start one task for sure; the rest incrementally
            futures.add(ecs.submit(it.next()));
            --ntasks;
            int active = 1;

            for (;;) {
                Future<T> f = ecs.poll();
                if (f == null) {
                    if (ntasks > 0) {
                        --ntasks;
                        futures.add(ecs.submit(it.next()));
                        ++active;
                    }
                    else if (active == 0)
                        break;
                    else if (timed) {
                        f = ecs.poll(nanos, TimeUnit.NANOSECONDS);
                        if (f == null)
                            throw new TimeoutException();
                        nanos = deadline - System.nanoTime();
                    }
                    else
                        f = ecs.take();
                }
                if (f != null) {
                    --active;
                    try {
                        return f.get();
                    } catch (ExecutionException eex) {
                        ee = eex;
                    } catch (RuntimeException rex) {
                        ee = new ExecutionException(rex);
                    }
                }
            }

            if (ee == null)
                ee = new ExecutionException();
            throw ee;

        } finally {
            for (int i = 0, size = futures.size(); i < size; i++)
                futures.get(i).cancel(true);
        }
    }
  • 與之前一樣構造集合futures,時間參數nanos。
  • 這裏的採用了另一個帶有“完成”功能的執行服務ecs(ExecutorCompletionService)來封裝當前執行服務。
  • 對任務集合tasks遍歷,採用"一提交/一輪詢"的方式來執行,假如有某個任務有了結果,那麼就直接返回結果。有限時和立即兩個輪詢版本(poll)。
  • 假如所有任務都在執行過程中拋出異常,則這裏最終會拋出ExecutionException異常,如果超時則拋出TimeoutException異常。
  • 最後取消所有未完成的任務。
這種方式巧妙的實現了只需要執行並得到一個任務的結果即可。

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