java - 在 Java 中并行执行依赖任务

Question

我需要找到一种在java中并行执行任务（依赖和独立）的方法。

1. 任务 A 和任务 C 可以独立运行。
2. 任务 B 依赖于任务 A 的输出。

我检查了 java.util.concurrent Future 和 Fork/Join，但看起来我们无法向任务添加依赖项。

谁能指出我纠正Java API。

Answer 1

在 Scala 中，这很容易做到，而且我认为您最好使用 Scala。这是我从这里提取的一个示例http://danielwestheide.com/（Scala新手指南第 16 部分：从这里出发）这个人有一个很棒的博客（我不是那个人）

让我们请一位咖啡师煮咖啡。要做的任务是：

1. 研磨所需的咖啡豆（无先前任务）
2. 加热一些水（没有前面的任务）
3. 使用研磨咖啡和热水冲泡浓缩咖啡（取决于 1 和 2）
4. 起泡一些牛奶（没有之前的任务）
5. 将泡沫牛奶和浓缩咖啡混合（取决于 3,4）

或作为一棵树：

Grind   _
Coffe    \
          \   
Heat    ___\_Brew____ 
Water                \_____Combine
                     /
Foam    ____________/
Milk

在使用并发 api 的 java 中，这将是：

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.FutureTask;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class Barrista {

    static class HeatWater implements Callable<String> {
        @Override
        public String call() throws Exception {
            System.out.println("Heating Water");
            Thread.sleep(1000);
            return "hot water";
        }
    }

    static class GrindBeans implements Callable<String> {
        @Override
        public String call() throws Exception {
            System.out.println("Grinding Beans");
            Thread.sleep(2000);
            return "grinded beans";
        }
    }

    static class Brew implements Callable<String> {

        final Future<String> grindedBeans;
        final Future<String> hotWater;

        public Brew(Future<String> grindedBeans, Future<String> hotWater) {
            this.grindedBeans = grindedBeans;
            this.hotWater = hotWater;
        }

        @Override
        public String call() throws Exception
        {
            System.out.println("brewing coffee with " + grindedBeans.get()
                    + " and " + hotWater.get());
            Thread.sleep(1000);
            return "brewed coffee";
        }
    }

    static class FrothMilk implements Callable<String> {

        @Override
        public String call() throws Exception {
            Thread.sleep(1000);
            return "some milk";
        }
    }

    static class Combine implements Callable<String> {

        public Combine(Future<String> frothedMilk, Future<String> brewedCoffee) {
            super();
            this.frothedMilk = frothedMilk;
            this.brewedCoffee = brewedCoffee;
        }

        final Future<String> frothedMilk;
        final Future<String> brewedCoffee;

        @Override
        public String call() throws Exception {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("Combining " + frothedMilk.get() + " "
                    + brewedCoffee.get());
            return "Final Coffee";
        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);

        FutureTask<String> heatWaterFuture = new FutureTask<String>(new HeatWater());
        FutureTask<String> grindBeans = new FutureTask<String>(new GrindBeans());
        FutureTask<String> brewCoffee = new FutureTask<String>(new Brew(grindBeans, heatWaterFuture));
        FutureTask<String> frothMilk = new FutureTask<String>(new FrothMilk());
        FutureTask<String> combineCoffee = new FutureTask<String>(new Combine(frothMilk, brewCoffee));

        executor.execute(heatWaterFuture);
        executor.execute(grindBeans);
        executor.execute(brewCoffee);
        executor.execute(frothMilk);
        executor.execute(combineCoffee);


        try {

            /**
             *  Warning this code is blocking !!!!!!!
             */         
            System.out.println(combineCoffee.get(20, TimeUnit.SECONDS));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (TimeoutException e) {
            System.out.println("20 SECONDS FOR A COFFEE !!!! I am !@#! leaving!!");
            e.printStackTrace();
        } finally{
                executor.shutdown();
            }
        }
    }

确保添加超时以确保您的代码不会永远等待某事完成，这是通过使用 Future.get(long, TimeUnit) 完成的，然后相应地处理失败。

但是在 scala 中要好得多，这里就像在博客上一样：准备一些咖啡的代码看起来像这样：

def prepareCappuccino(): Try[Cappuccino] = for {
  ground <- Try(grind("arabica beans"))
  water <- Try(heatWater(Water(25)))
  espresso <- Try(brew(ground, water))
  foam <- Try(frothMilk("milk"))
} yield combine(espresso, foam)

所有方法都返回一个未来（类型为未来），例如研磨将是这样的：

def grind(beans: CoffeeBeans): Future[GroundCoffee] = Future {
   // grinding function contents
}

对于所有实现，请查看博客，但仅此而已。您也可以轻松集成 Scala 和 Java。我真的建议在 Scala 而不是 Java 中做这种事情。Scala 需要更少的代码、更简洁和事件驱动。

Answer 2

具有依赖关系的任务的通用编程模型是Dataflow。每个任务只有一个但重复的依赖的简化模型是Actor 模型。Java 有很多 Actor 库，但用于数据流的却很少。另请参阅：which-actor-model-library-framework-for-java，java-pattern-for-nested-callbacks

Answer 3

使用阻塞队列。将任务 A 的输出放入队列，任务 B 阻塞，直到队列中有可用的内容。

文档包含实现此目的的示例代码：http: //docs.oracle.com/javase/6/docs/api/java/util/concurrent/BlockingQueue.html

Answer 4

Java 定义了一个 CompletableFuture 类。

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/CompletableFuture.html

这就是你要找的。它有助于构建执行流程。

Answer 5

如果任务 B 依赖于任务 A 的输出，我首先会质疑任务 B 是否真的是一个单独的任务。如果存在以下情况，分离任务将是有意义的：

• 在需要任务 A 的结果之前，任务 B 可以做的一些重要的工作
• 任务 B 是一个长期持续的过程，它处理来自任务 A 的许多不同实例的输出
• 还有一些其他任务（比如 D）也使用任务 A 的结果

假设它是一个单独的任务，那么您可以允许任务 A 和 B 共享一个BlockingQueue，以便任务 A 可以传递任务 B 数据。

Answer 6

你需要的是一个CountDownLatch。

final CountDownLatch gate = new CountDownLatch(2);
// thread a
new Thread() {
    public void run() {
        // process
        gate.countDown();
    }
}.start();

// thread c
new Thread() {
    public void run() {
        // process
        gate.countDown();
    }
}.start();

new Thread() {
    public void run() {
        try {
            gate.await();
            // both thread a and thread c have completed
            // process thread b
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}.start();

作为替代方案，根据您的场景，您也可以使用BlockingQueue来实现生产者-消费者模式。请参阅文档页面上的示例。

Answer 7

使用这个库https://github.com/familysyan/TaskOrchestration。它为您管理任务依赖性。

Answer 8

有一个专门用于此目的的 java 库（免责声明：我是这个库的所有者），称为Dexecutor

这是您如何获得所需结果的方法，您可以在此处阅读有关它的更多信息

@Test
public void testDependentTaskExecution() {

    DefaultDependentTasksExecutor<String, String> executor = newTaskExecutor();

    executor.addDependency("A", "B");
    executor.addIndependent("C");

    executor.execute(ExecutionBehavior.RETRY_ONCE_TERMINATING);

}

private DefaultDependentTasksExecutor<String, String> newTaskExecutor() {
    return new DefaultDependentTasksExecutor<String, String>(newExecutor(), new SleepyTaskProvider());
}

private ExecutorService newExecutor() {
    return Executors.newFixedThreadPool(ThreadPoolUtil.ioIntesivePoolSize());
}

private static class SleepyTaskProvider implements TaskProvider<String, String> {

    public Task<String, String> provid(final String id) {

        return new Task<String, String>() {

            @Override
            public String execute() {
                try {
                    //Perform some task
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                String result = id + "processed";
                return result;
            }

            @Override
            public boolean shouldExecute(ExecutionResults<String, String> parentResults) {
                ExecutionResult<String, String> firstParentResult = parentResults.getFirst();
                //Do some logic with parent result
                if ("B".equals(id) && firstParentResult.isSkipped()) {
                    return false;
                }
                return true;
            }
        };          
    }

}