java - 在多线程环境中并行执行每个子任务

Question

我正在开发一个库，它将接受一个对象DataRequest 作为输入参数和该对象的基础，我将构造一个 URL，然后使用 apache http 客户端调用我们的应用程序服务器，然后将响应返回给正在使用我们库的客户。有些客户会调用executeSync 方法来获得相同的功能，一些客户会调用我们的 executeAsync 获取数据的方法。

• executeSync() - 等待直到得到结果，然后返回结果。
• executeAsync() - 立即返回一个 Future，如果需要，可以在其他事情完成后进行处理。

下面是我的 DataClient 具有以上两个方法的类:

public class DataClient implements Client {
  private final ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(16);
  private CloseableHttpClient httpClientBuilder;

  // initializing httpclient only once
  public DataClient() {
    try {
      RequestConfig requestConfig =
          RequestConfig.custom().setConnectionRequestTimeout(500).setConnectTimeout(500)
              .setSocketTimeout(500).setStaleConnectionCheckEnabled(false).build();
      SocketConfig socketConfig =
          SocketConfig.custom().setSoKeepAlive(true).setTcpNoDelay(true).build();

      PoolingHttpClientConnectionManager poolingHttpClientConnectionManager =
          new PoolingHttpClientConnectionManager();
      poolingHttpClientConnectionManager.setMaxTotal(300);
      poolingHttpClientConnectionManager.setDefaultMaxPerRoute(200);

      httpClientBuilder =
          HttpClientBuilder.create().setConnectionManager(poolingHttpClientConnectionManager)
              .setDefaultRequestConfig(requestConfig).setDefaultSocketConfig(socketConfig).build();
    } catch (Exception ex) {
      // log error
    }
  }

  @Override
  public List<DataResponse> executeSync(DataRequest key) {
    List<DataResponse> responsList = null;
    Future<List<DataResponse>> responseFuture = null;

    try {
      responseFuture = executeAsync(key);
      responsList = responseFuture.get(key.getTimeout(), key.getTimeoutUnit());
    } catch (TimeoutException | ExecutionException | InterruptedException ex) {
      responsList =
          Collections.singletonList(new DataResponse(DataErrorEnum.CLIENT_TIMEOUT,
              DataStatusEnum.ERROR));
      responseFuture.cancel(true);
      // logging exception here
    }
    return responsList;
  }

  @Override
  public Future<List<DataResponse>> executeAsync(DataRequest key) {
    DataFetcherTask task = new DataFetcherTask(key, this.httpClientBuilder);
    return this.forkJoinPool.submit(task);
  }
}

下面是我的 DataFetcherTask 类也有一个静态类 DataRequestTask 通过创建 URL 来调用我们的应用服务器:

public class DataFetcherTask extends RecursiveTask<List<DataResponse>> {
  private final DataRequest key;
  private final CloseableHttpClient httpClientBuilder;

  public DataFetcherTask(DataRequest key, CloseableHttpClient httpClientBuilder) {
    this.key = key;
    this.httpClientBuilder = httpClientBuilder;
  }

  @Override
  protected List<DataResponse> compute() {
    // Create subtasks for the key and invoke them
    List<DataRequestTask> requestTasks = requestTasks(generateKeys());
    invokeAll(requestTasks);

    // All tasks are finished if invokeAll() returns.
    List<DataResponse> responseList = new ArrayList<>(requestTasks.size());
    for (DataRequestTask task : requestTasks) {
      try {
        responseList.add(task.get());
      } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
        return Collections.emptyList();
      }
    }
    return responseList;
  }

  private List<DataRequestTask> requestTasks(List<DataRequest> keys) {
    List<DataRequestTask> tasks = new ArrayList<>(keys.size());
    for (DataRequest key : keys) {
      tasks.add(new DataRequestTask(key));
    }
    return tasks;
  }

  // In this method I am making a HTTP call to another service
  // and then I will make List<DataRequest> accordingly.
  private List<DataRequest> generateKeys() {
    List<DataRequest> keys = new ArrayList<>();
    // use key object which is passed in contructor to make HTTP call to another service
    // and then make List of DataRequest object and return keys.
    return keys;
  }

  /** Inner class for the subtasks. */
  private static class DataRequestTask extends RecursiveTask<DataResponse> {
    private final DataRequest request;

    public DataRequestTask(DataRequest request) {
      this.request = request;
    }

    @Override
    protected DataResponse compute() {
      return performDataRequest(this.request);
    }

    private DataResponse performDataRequest(DataRequest key) {
      MappingHolder mappings = DataMapping.getMappings(key.getType());
      List<String> hostnames = mappings.getAllHostnames(key);

      for (String hostname : hostnames) {
        String url = generateUrl(hostname);
        HttpGet httpGet = new HttpGet(url);
        httpGet.setConfig(generateRequestConfig());
        httpGet.addHeader(key.getHeader());

        try (CloseableHttpResponse response = httpClientBuilder.execute(httpGet)) {
          HttpEntity entity = response.getEntity();
          String responseBody =
              TestUtils.isEmpty(entity) ? null : IOUtils.toString(entity.getContent(),
                  StandardCharsets.UTF_8);

          return new DataResponse(responseBody, DataErrorEnum.OK, DataStatusEnum.OK);
        } catch (IOException ex) {
          // log error
        }
      }
      return new DataResponse(DataErrorEnum.SERVERS_DOWN, DataStatusEnum.ERROR);
    }
  }
}

对于每个 DataRequest对象有一个 DataResponse目的。现在，一旦有人通过 DataRequest 调用我们的图书馆。对象，我们在内部创建 List<DataRequest>对象，然后我们调用每个 DataRequest并行对象并返回 List<DataResponse>回到哪里DataResponse列表中的对象将有相应的 DataRequest 的响应对象。

流程如下:

• 客户将调用DataClient通过类DataRequest目的。他们可以调用 executeSync()或executeAsync()具体方法取决于他们的要求。
• 现在在DataFetcherTask类(RecursiveTask 是 ForkJoinTask's 子类型之一)，给定 key单个对象 DataRequest ，我将生成List<DataRequest>然后为每个 DataRequest 并行调用每个子任务列表中的对象。这些子任务在同一个 ForkJoinPool 中执行作为父任务。
• 现在在DataRequestTask类中，我正在执行每个 DataRequest对象通过创建 URL 并返回其 DataResponse反对。

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问题陈述:

由于该库是在非常高吞吐量的环境中调用的，因此它必须非常快。对于同步调用，在单独的线程中执行可以吗？在这种情况下，它将产生线程的额外成本和资源以及线程上下文切换的成本，所以我有点困惑。我也在使用 ForkJoinPool在这里，这将节省我使用额外的线程池，但这是正确的选择吗？

有没有更好、更有效的方法来完成同样的事情，同时也可以提高性能？我正在使用 Java 7，并且也可以访问 Guava 库，因此如果它可以简化任何事情，那么我也愿意这样做。

当它在非常重的负载下运行时，我们似乎看到了一些争用。当在非常重的负载下运行时，这段代码是否可以进入线程争用？

Answer 1

我认为在你的情况下最好使用异步http调用，请参阅链接:HttpAsyncClient 。而且您不需要使用线程池。

在executeAsync方法中创建空的CompletableFuture()并将其传递给客户端调用，在回调调用中通过调用complete来设置completableFuture的结果(如果引发异常则为completeExceptionally)。 ExecuteSync 方法实现看起来不错。

编辑:

对于 java 7，只需要替换 completableFuture 即可在 guava 中实现 Promise，例如 ListenableFuture 或类似的东西