在多线程环境中并行执行每个子任务

时间:2017-03-09 00:54:43

标签: java multithreading guava executorservice forkjoinpool

我正在开发一个库,它将对象 DataRequest 作为输入参数和该对象的基础,我将构建一个URL,然后调用我们的应用服务器使用apache http客户端,然后将响应返回给使用我们库的客户。有些客户会调用 executeSync 方法来获取相同的功能,而有些客户会调用我们的 executeAsync 方法来获取数据。

  • executeSync() - 等到我有结果,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处理。

以下是我的 DataClient 类,它有两种方法:

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);
  }
}

以下是我的 DataFetcherTask 类,它还有一个静态类 DataRequestTask ,通过制作网址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,都有一个DataResponse对象。现在,一旦有人通过传递DataRequest对象来调用我们的库,我们在内部创建List<DataRequest>对象,然后我们并行调用每个DataRequest对象并返回List<DataResponse>返回每个{{1}列表中的对象将对相应的DataResponse对象进行响应。

以下是流程:

  • 客户将通过传递DataRequest对象来致电DataClient课程。他们可以根据需要调用DataRequestexecuteSync()方法。
  • 现在位于executeAsync()类(DataFetcherTaskRecursiveTaskForkJoinTask's个类中,给定一个key个对象DataRequest,我将生成List<DataRequest>,然后为列表中的每个DataRequest对象并行调用每个子任务。这些子任务在与父任务相同的ForkJoinPool中执行。
  • 现在在DataRequestTask类中,我通过创建一个URL并返回其DataRequest对象来执行每个DataResponse对象。

问题陈述:

由于此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,可以在单独的线程中执行吗?在这种情况下,它将导致线程的额外成本和资源以及线程上下文切换的成本,所以我有点混淆。此外我在这里使用ForkJoinPool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做同样的事情呢?我正在使用Java 7并且可以访问Guava库,所以如果它可以简化任何事情,那么我也是开放的。

看起来我们在非常繁重的负载下运行时会看到一些争用。在非常繁重的负载下运行时,这段代码有没有办法进入线程争用?

2 个答案:

答案 0 :(得分:0)

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

在executeAsync方法中创建空的CompletableFuture&lt; DataResponse&gt;()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(如果异常引发则为completeExceptionally)。 ExecuteSync方法实现看起来不错。

修改

对于java 7,只需要替换一个completableFuture来保证guava中的实现,比如ListenableFuture或类似的东西

答案 1 :(得分:0)

使用ForkJoinPool的选择是正确的,它设计用于许多小任务的效率:

  

ForkJoinPool与其他类型的ExecutorService的区别主要在于使用工作窃取:池中的所有线程都试图查找并执行提交给池的任务和/或由其他活动任务创建的任务(最终阻止等待工作)都不存在)。当大多数任务产生其他子任务时(如大多数ForkJoinTasks),以及从外部客户端向池提交许多小任务时,这可以实现高效处理。特别是在构造函数中将asyncMode设置为true时,ForkJoinPools也适用于从未加入的事件样式任务。

我建议在构造函数中尝试asyncMode = true,因为在您的情况下,任务永远不会加入:

public class DataClient implements Client {
    private final ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(16, ForkJoinPool.ForkJoinWorkerThreadFactory, null, true);
...
}

对于executeSync(),您可以使用forkJoinPool.invoke(task),这是在池中执行同步任务执行以实现资源优化的托管方式:

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

如果您可以使用Java 8,那么已经优化了一个公共池:ForkJoinPool.commonPool()