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JAVA 并发 Guava

Guava 并发 ListenableFuture

并发是一个困难的问题，但是通过使用功能强大且简单的抽象可以大大简化并发。为了简化问题，Guava 定义了 ListenableFuture 接口并继承了 JDK concurrent 包下的 Future 接口，ListenableFuture 允许你注册回调方法(callbacks)，在运算（多线程执行）完成的时候进行调用。

传统的 Future 表示异步计算的结果：可能已经或可能尚未完成产生结果的计算。Future 可以作为正在进行的计算的句柄，是服务向我们提供结果的承诺。ListenableFuture 允许你在计算完成后或在计算已经完成时立即注册要执行的回调。这个简单的附加功能使它可以有效地支持基本 Future 接口无法支持的许多操作。

创建

对应于 JDK 的 ExecutorService.submit(Callable)方法来启动异步计算，Guava 提供了 ListeningExecutorService 接口，该接口在 ExecutorService 返回正常 Future 的任何地方都返回 ListenableFuture。要将 ExecutorService 转换为 ListeningExecutorService，只需使用 MoreExecutors.listeningDecorator(ExecutorService)。

ListeningExecutorService service = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newFixedThreadPool(10));
ListenableFuture<Explosion> explosion = service.submit(
    new Callable<Explosion>() {
      public Explosion call() {
        return pushBigRedButton();
      }
    });
Futures.addCallback(
    explosion,
    new FutureCallback<Explosion>() {
      // we want this handler to run immediately after we push the big red button!
      public void onSuccess(Explosion explosion) {
        walkAwayFrom(explosion);
      }
      public void onFailure(Throwable thrown) {
        battleArchNemesis(); // escaped the explosion!
      }
    },
    service);
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另外，如果你要从基于 FutureTask 的 API 进行转换，则 Guava 提供了 ListenableFutureTask.create(Callable)和 ListenableFutureTask.create(Runnable, V)。与 JDK 不同，ListenableFutureTask 不能直接扩展。如果你更喜欢抽象的方式设置 future 值，而不是实现一种计算该值的方法，请考虑扩展 AbstractFuture 或直接使用 SettableFuture。

如果必须将另一个 API 提供的 Future 转换为 ListenableFuture，则别无选择，只能使用重量级的 JdkFutureAdapters.listenInPoolThread(Future)将 Future 转换为 ListenableFuture。只要有可能，最好修改原始代码以返回

添加监听

ListenableFuture 添加的基本操作是 addListener(Runnable, Executor)，它指定当此 Future 表示的计算完成时，指定的 Runnable 将在指定的 Executor 上运行。大多数用户更喜欢使用 Futures.addCallback(ListenableFuture, FutureCallback, Executor)。FutureCallback 实现两种方法：

  • onSuccess(V)，如果 Future 成功，则根据其结果执行的操作
  • onFailure(Throwable)，如果 Future 失败，则根据失败执行的操作
@RestController
@RequestMapping(value = "testThread")
public class TestThread {
    /**线程池*/
    static ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(4, 10, 60,
            TimeUnit.SECONDS,
            new LinkedBlockingQueue<>(200),
            new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
    );
    /**
     * 数据处理
     * @return
     * @throws Exception
     */
    @RequestMapping(value = "parse", method = RequestMethod.GET)
    public String parse() throws Exception{
        List<String> result = new ArrayList<>();
        List<String> list = new ArrayList<>();
        //模拟原始数据
        for(int i = 0; i < 1211;i ++){
            list.add(i+"-");
            System.out.println("添加原始数据:"+i);
        }
        int size = 50;//切分粒度，每size条数据，切分一块，交由一条线程处理
        int countNum = 0;//当前处理到的位置
        int count = list.size()/size;//切分块数
        int threadNum = 0;//使用线程数
        if(count*size != list.size()){
            count ++;
        }
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(count);
        //使用 Guava 的 ListeningExecutorService 装饰线程池
        ListeningExecutorService executorService = MoreExecutors.listeningDecorator(threadPoolExecutor);
        while (countNum < count*size){
            //切割不同的数据块，分段处理
            threadNum ++;
            countNum += size;
            MyCallable myCallable = new MyCallable();
            myCallable.setList(ImmutableList.copyOf(
                    list.subList(countNum-size,list.size() > countNum ? countNum : list.size())));
            ListenableFuture listenableFuture = executorService.submit(myCallable);
            //回调函数
            Futures.addCallback(listenableFuture, new FutureCallback<List<String>>() {
                //任务处理成功时执行
                @Override
                public void onSuccess(List<String> list) {
                    countDownLatch.countDown();
                    System.out.println("第h次处理完成");
                    result.addAll(list);
                }
                //任务处理失败时执行
                @Override
                public void onFailure(Throwable throwable) {
                    countDownLatch.countDown();
                    System.out.println("处理失败："+throwable);
                }
            });
        }
        //设置时间，超时了直接向下执行，不再阻塞
        countDownLatch.await(3,TimeUnit.SECONDS);
        result.stream().forEach(s -> System.out.println(s));
        System.out.println("------------结果处理完毕，返回完毕,使用线程数量："+threadNum);
        return "处理完了";
    }
}Copy to clipboardErrorCopied

public class MyCallable implements Callable{
    private List<String> list ;
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        List<String> listReturn = new ArrayList<>();
        //模拟对数据处理，然后返回
        for(int i = 0;i < list.size();i++){
            listReturn.add(list.get(i)+"：处理时间："+System.currentTimeMillis()+"---:处理线程："+Thread.currentThread());
        }
        return listReturn;
    }
    public void setList(List<String> list) {
        this.list = list;
    }
}Copy to clipboardErrorCopied

异步操作链

使用 ListenableFuture 的最重要原因是可以拥有复杂的异步操作链：

ListenableFuture<RowKey> rowKeyFuture = indexService.lookUp(query);
AsyncFunction<RowKey, QueryResult> queryFunction =
  new AsyncFunction<RowKey, QueryResult>() {
    public ListenableFuture<QueryResult> apply(RowKey rowKey) {
      return dataService.read(rowKey);
    }
  };
ListenableFuture<QueryResult> queryFuture =
    Futures.transformAsync(rowKeyFuture, queryFunction, queryExecutor);
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ListenableFuture 可以有效地支持许多其他操作，而单独的 Future 不能支持。不同的执行者可以执行不同的操作，并且单个 ListenableFuture 可以有多个操作在等待它。

方法 描述
transform 加一个回调函数
allAsList 返回一个 ListenableFuture ，该 ListenableFuture 返回的 result 是一个 List，List 中的值是每个 ListenableFuture 的返回值，假如传入的其中之一 fails 或者 cancel，这个 Future fails 或者 canceled
successAsList 返回一个 ListenableFuture ，该 Future 的结果包含所有成功的 Future，按照原来的顺序，当其中之一 Failed 或者 cancel，则用 null 替代 
public class ListeningFutureDemo {
    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
        final ListeningExecutorService service = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newFixedThreadPool(10));
        ListenableFuture<String> explosion = service.submit(new Callable<String>() {
            public String call() throws Exception {
                System.out.println("任务线程正在执行...");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return "任务线程的结果";
            }
        });
        ListenableFuture<String> first = Futures.transform(explosion, new AsyncFunction<String, String>() {
            public ListenableFuture<String> apply(final String input) throws Exception {
                ListenableFuture<String> temp = service.submit(new Callable<String>() {
                    public String call() throws Exception {
                        System.out.println("第1个回调线程正在执行...");
                        try {
                            Thread.sleep(1000);
                        } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        return input + " & 第1个回调线程的结果 ";
                    }
                });
                return temp;
            }
        }, service);
        ListenableFuture<String> second = Futures.transform(first, new AsyncFunction<String, String>() {
            public ListenableFuture<String> apply(final String input) throws Exception {
                ListenableFuture<String> temp = service.submit(new Callable<String>() {
                    public String call() throws Exception {
                        System.out.println("第2个回调线程正在执行...");
                        try {
                            Thread.sleep(1000);
                        } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        return input + " & 第2个回调线程的结果 ";
                    }
                });
                return temp;
            }
        }, service);
        ListenableFuture<String> third = Futures.transform(second, new AsyncFunction<String, String>() {
            public ListenableFuture<String> apply(final String input) throws Exception {
                ListenableFuture<String> temp = service.submit(new Callable<String>() {
                    public String call() throws Exception {
                        System.out.println("第3个回调线程正在执行...");
                        try {
                            Thread.sleep(1000);
                        } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        return input + " & 第3个回调线程的结果 ";
                    }
                });
                return temp;
            }
        }, service);
        ListenableFuture<String> forth = Futures.transform(third, new AsyncFunction<String, String>() {
            public ListenableFuture<String> apply(final String input) throws Exception {
                ListenableFuture<String> temp = service.submit(new Callable<String>() {
                    public String call() throws Exception {
                        System.out.println("第4个回调线程正在执行...");
                        try {
                            Thread.sleep(1000);
                        } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        return input + " & 第4个回调线程的结果 ";
                    }
                });
                return temp;
            }
        }, service);
        Futures.addCallback(forth, new FutureCallback<String>() {
            public void onSuccess(String result) {
                latch.countDown();
                System.out.println("结果: " + result);
            }
            public void onFailure(Throwable t) {
                System.out.println(t.getMessage());
            }
        });
        try {
            latch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        service.shutdown();
    }
}Copy to clipboardErrorCopied

实践案例

异步阻塞

主线程分配一个任务给子线程后，然后继续运行，子线程运算出结果后把结果返回给主线程，在这段代码里主线程依旧是阻塞的。

@Slf4j
public class Test2 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        final Date date = new Date(1976);
        // 这里可以用lambda表达式，但是贴代码的时候会很不直观，不知道是Runnable还是Callable
        ListenableFutureTask<Object> futureTask = ListenableFutureTask.create(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                log.info(Thread.currentThread().getName() + " Runnable任务启动....");
                date.setTime(new Date().getTime());
            }
        }, date);
        new Thread(futureTask).start();
        // 睡眠一会 等待子线程执行完
        Thread.sleep(1000L);
        log.info(Thread.currentThread().getName() + "当前时间" + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(date));
        ListenableFutureTask<Object> futureTask2 = ListenableFutureTask.create(new Callable<Object>() {
            @Override
            public Object call() throws Exception {
                log.info(Thread.currentThread().getName() + " Callable任务启动....");
                Thread.sleep(5000L);
                return "当前时间:" + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
            }
        });
        new Thread(futureTask2).start();
        log.info(Thread.currentThread().getName() + futureTask2.get());
        log.info(Thread.currentThread().getName() + "主线程继续执行");
    }
}
16:25:46.665 [Thread-1] INFO com.pipiha.Collections.Concurrency.ListenableFutuTest.Test2 - Thread-1 Runnable任务启动....
16:25:47.663 [main] INFO com.pipiha.Collections.Concurrency.ListenableFutuTest.Test2 - main当前时间2020-05-30 16:25:46
16:25:47.699 [Thread-2] INFO com.pipiha.Collections.Concurrency.ListenableFutuTest.Test2 - Thread-2 Callable任务启动....
16:25:52.792 [main] INFO com.pipiha.Collections.Concurrency.ListenableFutuTest.Test2 - main当前时间:2020-05-30 16:25:52
16:25:52.792 [main] INFO com.pipiha.Collections.Concurrency.ListenableFutuTest.Test2 - main主线程继续执行Copy to clipboardErrorCopied

注意观察运行结果的线程名和日志输出时间。需要注意的是由于没有执行成功的异步回调，实际上我们的主线程依旧是阻塞的，必须等子线程运行完，才能拿到结果。

异步非阻塞

MoreExecutors.listeningDecorator 是为了将 JDK 的 ExecutorService 转换为 ListeningExecutorService，ListeningExecutorService 总是会返回 Future。与上一节代码相比增加 Futures.addCallback 方法，该方法会根据子线程运算后的状态，成功或者失败回调不同的逻辑。

@Slf4j
public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        ListeningExecutorService service = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newFixedThreadPool(10));
        ListenableFutureTask<Object> futureTask = ListenableFutureTask.create(new Callable<Object>() {
            @Override
            public Object call() throws Exception {
                log.info(Thread.currentThread().getName() + " Callable任务启动....");
                Thread.sleep(5000L);
                return "当前时间:" + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
            }
        });
        Futures.addCallback(futureTask, new FutureCallback<Object>() {
            public void onSuccess(Object calCultorResult) {
                log.info(Thread.currentThread().getName() + "子线程执行成功,计算结果{}", calCultorResult);
            }
            public void onFailure(Throwable thrown) {
            }
        }, service);
        new Thread(futureTask).start();
        log.info(Thread.currentThread().getName() + "主线程继续执行");
    }
}Copy to clipboardErrorCopied

分析打印的日志，可以看到主线程在提交任务过后就紧着执行，没有被阻塞而停下来。还可以发现，计算的执行过程是由 pool-1-thread-1 执行的，回调逻辑是由线程池里面的 pool-1-thread-2 处理的。

多任务协作

如果我们有有一个大任务比较耗时，拆分成子任务 1 和子任务 2，子任务 2 的执行又依赖于子任务 1 的计算结果。

@Slf4j
public class FutureTest {
    public static void main(String[] args) {
        ListeningExecutorService service = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newFixedThreadPool(10));
        ListenableFuture<Integer> task1Future = service.submit(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                log.info("任务1开始执行...");
                int washTime = new Random().nextInt(10) + 1;
                Thread.sleep(washTime);
                if (washTime > 7) {
                    throw new RuntimeException("任务1开始因执行时间过长而失败");
                }
                return washTime;
            }
        });
        AsyncFunction<Integer, Boolean> asyncFunction = new AsyncFunction<Integer, Boolean>() {
            public ListenableFuture<Boolean> apply(Integer rowKey) {
                log.info("任务1执行成功，计算结果{}", rowKey);
                ListenableFuture<Boolean> hot = service.submit(new Callable<Boolean>() {
                    @Override
                    public Boolean call() throws Exception {
                        log.info("任务2开始执行，返回固定结果true");
                        return true;
                    }
                });
                return hot;
            }
        };
        ListenableFuture<Boolean> queryFuture = Futures.transformAsync(task1Future, asyncFunction, service);
        Futures.addCallback(queryFuture, new FutureCallback<Boolean>() {
            public void onSuccess(Boolean explosion) {
                log.info("任务1，任务2均执行成功");
            }
            public void onFailure(Throwable thrown) {
                log.error("", thrown);
            }
        }, service);
    }
}

SettableFuture

SettableFuture 继承了 AbstractFuture 抽象 类，AbstractFuture 抽象类实现了 ListenableFuture 接口，所以 SettableFuture 类也是 ListenableFuture 接口的一种实现，源码相当的简单，其中只包含了三个方法，一个用于创建 SettableFuture 实例的静态 create()方法；set 方法用于设置 Future 的值，返回是否设置成功，如果 Future 的值已经被设置或任务被取消，会返回 false；setException 与 set 方法类似，用于设置 Future 返回特定的异常信息，返回 exception 是否设置成功。

SettableFuture 类是 ListenableFuture 接口的一种实现，我们可以通过 SettableFuture 设置 Future 的返回 值，或者设置 Future 返回特定的异常信息，可以通过 SettableFuture 内部提供的静态方法 create()创建一个 SettableFuture 实例，下面是一个简单的例子：

SettableFuture sf = SettableFuture.create();
//设置成功后返回指定的信息
sf.set("SUCCESS");
//设置失败后返回特定的异常信息
sf.setException(new RuntimeException("Fails"));Copy to clipboardErrorCopied

通过上面的例子，我们看到，通过 create()方法，我们可以创建一个默认的 ettableFuture 实例，当我们需要为 Future 实例设置一个返 回值时，我们可以通过 set 方法，设置的值就是 Future 实例在执行成功后将要返回的值；另外，当我们想要设置一个异常导致 Future 执行失败，我们 可以通过调用 setException 方法，我们将给 Future 实例设置指定的异常返回。

当我们有一个方法返回 Future 实例时，SettableFuture 会显得更有价值，但是已经有了 Future 的返回值，我们也不需要再去执行异步任 务获取返回值。

作品《Java 开发基础与工程实践 - Guava 并发 ListenableFuture》由 王下邀月熊 发布于 匠果，转载请注明出处及链接地址： http://www.jiangguo.net/c/rd1/765.html