呵呵，面试官问我知不知道CompletionService？

原创 why技术 why技术

这是why的第 61 篇原创文章

荒腔走板

大家好，我是 why，欢迎来到我连续周更优质原创文章的第 61 篇。

老规矩，先荒腔走板聊聊其他的。

上面这图是上周六，成都叁缺壹演唱会的现场。正在唱歌的这个男人叫做李志。去年他因为某些原因被 404 了。上周六他突然出现在成都，突然宣告着解除封印。

我知道这个消息是因为周六的晚上我正在看《乐队的夏天》。刚好是达达乐队正在唱《南方》，然后上面有一个弹幕：李志在成都复出啦！

于是我打开了微博，搜索：李志成都。果然看到了他的演出视频。视频里面唱的是《关于郑州我知道的不多》。

只是李志把歌词里面的郑州都改成了“成都”。一边是达达乐队唱着《南方》，一边是李志的《关于“成都”我知道的不多》。那一刻，我把这个消息分享给坐在旁边的女朋友，我张了张口，竟然突然一下有点说不出话来，只好把手机在她面前晃了一晃。

记得我之前在网抑云听李志的《梵高先生》的时候，无意间看了一下下面的评论，有一个评论的 ID 叫做放羊的壮年，他说：

今年五月十六日被确诊肺癌晚期，医生说还有三到五个月，然而到今天我还呼吸着这世界的空气，人生大起大落往往都是自己体会，这算是一种孤独吗？也许有一天我女儿也会爱上这首歌，那是不是比我更加孤独？怎么去想…

《梵高先生》的第一句歌词是：谁的父亲死了，请你告诉我如何悲伤。

他的留言日期是 2015 年 12 月 30 日。

我点进他的主页查看，他的头像是一个很可爱的小女孩，扎着两个小辫子。可能就是他的女儿吧，我看了他的听歌排行，点了最近一周，显示没有听歌排行数据。看了他的仅有的一条动态，里面有 4000 多个评论，

热评第一是这样说的：多少人和我一样看到梵高先生下的评论然后点进来点进最近一周听歌为空白心头一凉，不知道你现在还好不好，衷心祝愿你的女儿幸福。

他的评论里面充满了陌生人，言语之间充满了关怀和爱，有人和他像朋友一样留言聊天，有人说他换了播放器，有人说希望你是骗我们的...

评论看着看着就觉得很温暖。

隔了几天之后我也去留言了：我们生来就是孤独，但是人间温暖。

好了，说回文章。

再谈Future

上周不是写了《笑了，面试官问我知不知道异步编程的Future》这一篇文章聊 Future 嘛。

然后有读者就给我留言了：why 哥，你都写到 Future 了，应该再写一下 CompletionService 的。上次面试就被面试官追问了。

我笑着说：哎呀，实在是没有时间写了。文章已经很长了，再把这个东西补充上去，更长了，没人看的。

读者说：没事，我就是一个小建议。

好的，接受建议。本文就来聊聊 CompletionService 这个东西。

在聊它之前，我们先回顾一下 Future 的用法。

我先问问你，当你往线程池里面提交了一组计算任务以后，你想要获得返回值。

你应该用 Executor 的什么提交方法？这个提交方法的什么重载类型？

什么？你答不上来？呸，你个渣男，上周白嫖完了就忘了？

上周的文章里面写了啊：

用 submit 的任务类型为 Callable 的或者任务类型为 Runable，还可以再传一个返回值的：

由于是一组计算任务，你想拿到返回值去搞事情。这个返回值就被封装在 Future 里面。

怎么获取呢？

调用 Future 的 get 方法，有不带超时时间的无限等待的舔狗类型的 get，也有带超时时间、到点就放弃的渣男类型的 get：

来一起看个例子吧：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        ArrayList<Future<Integer>> list = new ArrayList<>();
        Future<Integer> future_15 = executorService.submit(() -> {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(15);
            System.out.println("执行时长为15s的执行完成。");
            return 15;
        });
        list.add(future_15);
        
        Future<Integer> future_5 = executorService.submit(() -> {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println("执行时长为5s的执行完成。");
            return 5;
        });
        list.add(future_5);
        
        Future<Integer> future_10 = executorService.submit(() -> {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
            System.out.println("执行时长为10s的执行完成。");
            return 10;
        });
        list.add(future_10);
        
        System.out.println("开始准备获取结果");
        for (Future<Integer> future : list) {
            System.out.println("future.get() = " + future.get());
        }
        Thread.currentThread().join();
    }
}

现在有三个任务，执行时间分别是 15s/10s/5s 。通过 JDK 线程池的 submit 方法提交了这三个 Callable 类型的任务。

你先眼神编译一下，心里输出一下，你想这个代码的输出结果是什么。

首先主线程把三个任务提交到线程池里面去，把对应返回的 Future 放到 List 里面存起来，然后执行“开始准备获取结果”的输出语句。

接着进入 for 循环，在循环里面执行 future.get() 操作，阻塞等待。

看看你心里想的输出结果是不是这样的：

从这个输出结果里面，我们可以看出问题了。很明显的木桶效应。

三个异步任务，耗时最长的最先执行，所以最先进入 list，因此当在循环中获取这个任务结果的时候 get 操作会一直阻塞，即使执行时间为 5s/10s 的任务已经执行完成。

好的，举个例子。想象一个场景：

假设你是一个海王，你拥有众多普通女性朋友。你同时邀约了三位女性朋友一起吃饭。分别给她们说：你先化妆吧，好了给我说一声，我开车来接你。

小红化妆要 2 小时。小花化妆要 1小时。小媛化妆要 30 分钟。

由于你最先给小红说的，你就一直在小红家门口等小红化妆完成。当小红化妆完成后，你接到车上，其他两位朋友早就准备好了，在家干巴巴的等着你来接她。

这不是一个合格的海王应该有的样子。

这就是 future 在这种场景下的局限性。

根据上面的场景编码可得（代码都是直接复制粘贴就可以用的，建议你拿出来跑一下）：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        ArrayList<Future<String>> list = new ArrayList<>();
        System.out.println("约几个妹子一起吃个饭吧。");
        Future<String> future_15 = executorService.submit(() -> {
            System.out.println("小红：好的，哥哥。我化妆要2个小时。等一下哦。");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(15);
            System.out.println("小红：我2个小时准时化好了，哥哥来接我吧。");
            return "小红化完了。";
        });
        list.add(future_15);
        Future<String> future_5 = executorService.submit(() -> {
            System.out.println("小媛：好的，哥哥。我化妆要30分钟。等一下哦。");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println("小媛：我30分钟准时化好了，哥哥来接我吧。");
            return "小媛化完了。";
        });
        list.add(future_5);

        Future<String> future_10 = executorService.submit(() -> {
            System.out.println("小花：好的，哥哥。我化妆要1个小时。等一下哦。");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
            System.out.println("小花：我1个小时准时化好了，哥哥来接我吧。");
            return "小花化完了。";
        });
        list.add(future_10);
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println("都通知完,等着吧。");
          for (Future<String> future : list) {
            System.out.println(future.get()+"我去接她。");
        }
        Thread.currentThread().join();
    }
}

输出结果如下：

说好都是一样的普通朋友的，为什么你偏偏要一直等化妆时间最长的小红？为什么不谁动作快，就先接谁？

你看你这样操作，让小媛、小花怎么想？只能说：你是一个好人了。

什么？你个中央空调还问我“什么是海王”？

CompletionService拯救海王

还是上面的场景，当我们引入了 CompletionService 后就显得不一样了。

先直接看用法：

ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
ExecutorCompletionService<String> completionService = new ExecutorCompletionService<>(executorService);

用起来非常的方便，只需要用 ExecutorCompletionService 把线程池包起来。

然后提交任务的时候用 competitionService 的 submit 方法。代码如下：

public class ExecutorCompletionServiceTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        ExecutorCompletionService<String> completionService =
                new ExecutorCompletionService<>(executorService);
        System.out.println("约几个妹子一起吃个饭吧。");
        completionService.submit(() -> {
            System.out.println("小红：好的，哥哥。我化妆要2个小时。等一下哦。");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(15);
            System.out.println("小红：我2个小时准时化好了，哥哥来接我吧。");
            return "小红化完了。";
        });
        completionService.submit(() -> {
            System.out.println("小媛：好的，哥哥。我化妆要30分钟。等一下哦。");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            System.out.println("小媛：我30分钟准时化好了，哥哥来接我吧。");
            return "小媛化完了。";
        });
        completionService.submit(() -> {
            System.out.println("小花：好的，哥哥。我化妆要1个小时。等一下哦。");
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
            System.out.println("小花：我1个小时准时化好了，哥哥来接我吧。");
            return "小花化完了。";
        });
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println("都通知完,等着吧。");
        //循环3次是因为上面提交了3个异步任务
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            String returnStr = completionService.take().get();
            System.out.println(returnStr + "我去接她");
        }
        Thread.currentThread().join();
    }
}

你先眼神编译一下，心里输出一下...

算了，别编译了，直接带大家看结果吧，我已经迫不及待了：

谁先化完妆，就先去接谁。

写到这里，看到这个输出结果的时候我不禁鼓起掌来。

真正的海王应该是一个时间管理大师。

先对比一下输出结果，全体起立，一起鼓掌：

然后对比一下两个版本代码的差异：

变化不大，甚至说微乎其微。

执行 submit 方法的对象变成了 ExecutorCompletionService 。

获取任务结果的方法变成了：

String returnStr = completionService.take().get();

先不看原理。你就细细的品这个获取结果的方法。

completionService.take() 了个什么玩意出来，然后调用了 get 方法。

根据这个 get ，直觉就告诉我 take 出来的肯定是一个 future 对象。而这个 future 对象肯定是放在一个队列里面的。

下一小节，带大家去证实一下。

CompletionService原理

首先 CompletionService 是一个接口：

ExecutorCompletionService 是这个接口的实现类：

看一下 ExecutorCompletionService 的构造方法：

可以看到是需要传入一个线程池对象的。队列默认使用的是 LinkedBlockingQueue 。

当然，我们也可以指定使用什么队列：

然后再看一下它的任务提交方式：

由于用 ExecutorCompletionService 主要是为了优雅的处理返回值。所以它支持两种 submit 类型的提交，都是有返回值的。

上面时间管理大师版本海王使用的就是 Callable 类型的方法。

我们先对比一下 Executor 直接提交和 ExecutorCompletionService 提交的差异：

差异就在 execute 方法里面。

ExecutorCompletionService 提交任务的时候是这样的：

executor.execute(new QueueingFuture(f));

差异就在 execute 方法里面的 Runable：

看一下这个 QueueingFuture 是个什么东西：

秘密基本上就在这个里面了。

QueueingFuture 继承自 FutureTask。重写了 done 方法，然后把 task 放到 queue 里面。

这个方法的含义就是当任务执行完成后，就会被放到队列里面去了。也就是说队列里面的 task 都是已经 done 了的 task，而这个 task 就是一个个 future。

如果调用 queue 的 task 方法，就是阻塞等待。等到的一定是就绪了的 future，调用 get 就能立马获得结果。

你说这一套操作是在干啥？

这不就是在做解耦吗？

之前你提交任务后还需要直接关心每个任务返回的 future。现在 CompletionService 帮你对这些 future 进行了跟踪。

完成了调用者和 future 之间的解耦。

原理分析完了，说一个需要注意的地方。

当你的使用场景是不关心返回值的时候千万不要闲的蛋疼的用 CompletionService 去提交任务。

为什么？

因为前面说了，里面有个队列。而当你不关心返回值的时候也就是不会去处理这个队列，导致这个队列里面的对象堆积的越来越多。

最后，炸了，OOM了。

在开源框架中的应用

前面说了 CompletionService 是一个接口。除了 JDK 的 ExecutorCompletionService 实现了这个接口。

在开源框架里面也有相应的实现。比如 Redisson：

你去看这个实现，和 ExecutorCompletionService 思想是一模一样的，但是实现是有些许的不一样。

它把 future 放到队列面的时候，没有重写 done 方法，而是使用了响应式编程的 onComplete：

而 CompletionService 的思想核心是：Executor 加 Queue 。

这个思想，让我想起了在 Dubbo 中看到过的一个类：

我曾经在《Dubbo Cluster集群那点你不知道的事》这篇文章中提到过这个类。

这个类的 doInvoker 方法中的核心逻辑如下：

首先标号为 ① 的地方定义了一个队列。

标号为 ② 的地方在循环体中提交异步任务。需要几个服务提供者就有几次循环。

子线程在标号为 ③ 的地方把返回结果放到队列里面。

只要一放进去，就能被标号为 ④ 的地方获取到（指定时间内），然后程序立即返回。

这样就能实现并行调用多个服务提供者，只要有一个服务提供者返回就立即返回的功能。

我觉得这个思想和 CompletionService 的思想有一点点的相通之处的。

我们要学 CompletionService ，也要学它的思想。

最后说一句（求关注）

嗯，写完了。这周是疯狂连轴旋转的一周，我在公司里面走动，都不是走路，都是在一路小跑的，停更一周的想法从周一就出现了无数次。最后昨天加班加点的把公司安排的“政治编程任务”完成之后，开始马不停蹄的准备这篇文章，我还是怼出来了，毕竟我也是一个时间管理大师。

下周就是连续周更文章一年整啦。过去的 365 天，过去的 52 周，我保持了一周至少输出一篇优质原创文章的节奏。虽然没有多少粉丝（一年了都没过一万关注，真的是没脸见人），但是立下的 flag 算是超额完成了。

坚持不住的时候再坚持一下，确实是一种难能可贵的品质。

好啦，都看到这里啦，大家安排个 “一键三连”（转发、在看、点赞）吧，周更很累的，不要白嫖我，需要一点正反馈。

才疏学浅，难免会有纰漏，如果你发现了错误的地方，由于本号没有留言功能，还请你在后台留言指出来，我对其加以修改。

感谢您的阅读，我坚持原创，十分欢迎并感谢您的关注。

我是 why，一个被代码耽误的文学创作者，不是大佬，但是喜欢分享，是一个又暖又有料的四川好男人。

还有，重要的事情说三遍：

欢迎关注我呀。

往期回顾

笑了，面试官问我知不知道异步编程的Future。

我靠！Semaphore里面居然有这么一个大坑！

一个成都程序猿眼中的成都和天府软件园，先从蚂蚁金服说起…

转发、点赞、在看、一键三连。

别白嫖我，好吗？

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