Java 并发编程学习（五）：批量并行执行任务的两种方式

背景介绍

有时候我们需要执行一批相似的任务，并且要求这些任务能够并行执行。通常，我们的需求会分为两种情况：

1. 并行执行一批任务，等待耗时最长的任务完成之后，再处理所有任务的结果。
2. 并行执行一批任务，依次处理完成的任务结果（哪个任务先执行完就先处理哪个）。

这篇文章要介绍的两种批量执行任务的方式，正好对应了上述两种情况，下面分别介绍在Java中，如何使用并发包里面的API完成我们的需求。

使用ExecutorSevice#invokeAll()

通过向线程池提交一组任务，可以实现上述第一种批量执行的需求。下面来看具体例子。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        // 创建两个任务
        Callable<Integer> task1 = () -> {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + " task1 finished");
            return 1;
        };

        Callable<Integer> task2 = () -> {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + " task2 finished");
            return 2;
        };

        List<Callable<Integer>> tasks = new ArrayList<>();
        tasks.add(task1);
        tasks.add(task2);

        // 创建线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);

        // 调用invokeAll方法，批量提交一组任务
        List<Future<Integer>> futures = service.invokeAll(tasks);

        for (Future<Integer> future : futures) {
            // 在这里获取任务的返回值时，会等待所有任务都执行完才返回结果
            Integer result = future.get();
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + " " + result);
        }

        // 关闭线程池
        service.shutdown();
    }
}

执行结果：

使用CompletionService

CompletionService也可以用来提交一组任务，让这些任务并行执行，任何一个任务执行完之后别的线程可以立即获得计算结果。看一下具体例子：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        // 创建两个任务
        Callable<Integer> task1 = () -> {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + " task1 finished");
            return 1;
        };

        Callable<Integer> task2 = () -> {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
                System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + " task2 finished");
            }catch (InterruptedException e) {
                // 第二个任务耗时长，等第一个任务完成之后，手动取消第二个任务的执行，此时第二个任务可能会收到中断。
                e.printStackTrace();
            }

            return 2;
        };

        List<Callable<Integer>> tasks = new ArrayList<>();
        tasks.add(task1);
        tasks.add(task2);

        // 创建线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);

        // 使用CompletionService批量提交任务
        CompletionService<Integer> cs = new ExecutorCompletionService<>(pool);
        List<Future<Integer>> futures = new ArrayList<>();
        for (Callable<Integer> task : tasks) {
            Future<Integer> f = cs.submit(task);
            futures.add(f);
        }

        // 获取第一个执行完的任务结果
        Future<Integer> f = cs.take();
        System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "]" + f.get());
        futures.remove(f);
        
        // 取消其他任务
        for (Future<Integer> future : futures) {
            future.cancel(true);
        }

        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
    }
}

运行结果：

第一个任务执行完之后，第二个任务还在运行中，但是我们已经不关心其计算结果了，手动取消这个任务的执行，因此第二个任务会收到一个中断。