运行多任务并处理首个结果

Java 9并发编程指南 目录

当使用多种有效的并发任务解决问题时，会产生一个普遍的问题，那就是只需要第一个结果。例如，想要排列数组，可以使用各种各样的排列算法。也就是说，对指定的数组用最快的排序算法进行排序，然后从排好序的数组中找到第一个结果。

本节中，学习使用ThreadPoolExecutor类来实现这个场景。使用两种机制来尝试并确认一个用户。当其中一种机制能够确认的话，此用户则被认证通过。

准备工作

本范例通过Eclipse开发工具实现。如果使用诸如NetBeans的开发工具，打开并创建一个新的Java项目。

实现过程

通过如下步骤完成范例：

1. 创建名为UserValidator的类，实现用户认证过程：

   public class UserValidator {
   

2. 定义名为name的私有String属性，用来存储用户认证系统的用户名：

   	private final String name;
   

3. 实现类构造函数，初始化属性：

   	public UserValidator(String name) {
   		this.name = name;
   	}
   

4. 实现validate()方法，接收两个String参数，分别是需要认证的用户名和用户密码：

   	public boolean validate(String name , String password) {
   

5. 创建名为random的Random对象：

   		Random random = new Random();
   

6. 随机等待一段时间来模拟用户认证过程：

   		try {
   			long duration = (long) (Math.random() * 10);
   			System.out.printf("Validator %s : Validating a user during %d seconds\n", this.name, duration);
   			TimeUnit.SECONDS.sleep(duration);
   		} catch (InterruptedException e) {
   			return false;
   		}
   

7. 返回随机的Boolean值，当用户认证通过时，validate()方法返回true，否则false：

   		return random.nextBoolean();
   	}
   

8. 实现getName()方法，返回名字的属性值：

   	public String getName() {
   		return name;
   	}
   

9. 现在，创建名为ValidatorTask的类，使用UserValidation对象作为并发任务，来执行认证过程。指定其实现String类参数化的Callable接口：

   public class ValidatorTask implements Callable<String>{
   

10. 定义名为validator的私有UserValidator属性：

    	private final UserValidator validator;
    

11. 定义两个私有String属性，分别是user和password：

    	private final String user;
    	private final String password;
    

12. 实现类构造函数，初始化这些属性：

    	public ValidatorTask(UserValidator validator, String user, String password) {
    		this.validator = validator;
    		this.user = user;
    		this.password = password;
    	}
    

13. 实现call()方法，返回String对象：

    	@Override
    	public String call() throws Exception {
    

14. 如果用户未通过UserValidator对象认证，输出对应信息到控制台并且抛出Exception：

    		if(!validator.validate(user, password)) {
    			System.out.printf("%s : The user has not been found\n", validator.getName());
    			throw new Exception("Error validating user");
    		}
    

15. 否则，输出信息到控制台知名用户已认证通过，并返回UserUserValidator对象的名称：

    		System.out.printf("%s : The user has been found\n", validator.getName());
    		return validator.getName();
    	}
    

16. 现在实现范例的主方法，创建一个包含main()方法的Main类：

    public class Main {
    	public static void main(String[] args) {
    

17. 创建两个名为user和password的String对象，初始化测试值：

    		String username = "test";
    		String password = "test";
    

18. 创建两个UserValidator对象，名为ldapValidator和dbValidator：

    		UserValidator ldapValidator = new UserValidator("LDAP");
    		UserValidator dbValidator = new UserValidator("DataBase");
    

19. 创建两个名为ldapTask和dbTask的TaskValidator对象，分别用ldapValidator和dbValidator初始化：

    		ValidatorTask ldapTask = new ValidatorTask(ldapValidator, username, password);
    		ValidatorTask dbTask = new ValidatorTask(dbValidator, username, password);
    

20. 创建TaskValidator对象列表，将已创建的两个对象添加进去：

    		List<ValidatorTask> taskList = new ArrayList<>();
    		taskList.add(ldapTask);
    		taskList.add(dbTask);
    

21. 使用Executors类的newCachedThreadPool()方法创建新的ThreadPoolExecutor对象，以及名为result的字符串变量：

    		ExecutorService executor = (ExecutorService)Executors.newCachedThreadPool();
    		String result;
    

22. 调用执行器对象的invokeAny()方法，这个方法将taskList 作为参数接收且返回String。同样的，将返回的String对象输出到控制台：

    		try {
    			result = executor.invokeAny(taskList);
    			System.out.printf("Main : Result : %s\n", result);
    		} catch (InterruptedException e) {
    			e.printStackTrace();
    		} catch (ExecutionException e) {
    			e.printStackTrace();
    		}
    

23. 使用shutdown()方法终止执行器，输出程序已结束的信息到控制台：

    		executor.shutdown();
    		System.out.printf("Main : End of the Execution\n");
    

工作原理

本范例的关键点在Main类中，ThreadPoolExecutor类的invokeAny()方法接受任务队列，然后加载任务队列，并且返回首个任务结果，不抛出异常。此方法返回与任务的call()方法返回的数据类型相同。这种情况下，返回String值。

下图显示本范例在控制台输出一个任务认证用户的执行信息：

范例包括两个UserValidator对象返回随机布尔型值，每个UserValidator对象被TaskValidator类实现的Callable对象使用。如果UserValidator类的validate()方法放回fasle值，TaskValidator类抛出异常，否则返回true。

所以，有两个任务能够返回true值或者抛出异常，出现以下四种可能：

• 两个任务均返回true值。invokeAny()方法的结果是在第一个完成的任务名称。
• 第一个任务返回true，第二个任务抛出Exception。invokeAny()方法的结果是第一个任务的名称。
• 第一个任务抛出Exception，第二个返回true值。nvokeAny()方法的结果是第二个任务的名称。
• 两个任务均抛出Exception。这种情况下，invokeAny()方法抛出ExecutionException异常。

如果多次运行此范例，四个可能的结果都可能得到。

下图显示当两个任务抛出异常时，本范例在控制台的输出信息：

扩展学习

ThreadPoolExecutor类提供了invokeAny()方法的另一种形式：

• invokeAny(Collection<? extends Callable> tasks, long timeout, TimeUnit unit) ：如果未过指定时间，此方法执行所有的任务，且返回不抛出异常完成的第一个结果。TimeUnit是一个枚举类型的类，包含如下常量：DAYS、HOURS、MICROSECONDS、MILLISECONDS、MINUTES、NANOSECONDS、和SECONDS。

更多关注

• 本章“运行多任务并处理所有结果”小节。