任务编排（Task Orchestration）是指管理和控制多个任务的执行流程，确保它们按照预定的顺序正确执行。
1.为什么需要任务编排？
在复杂的业务场景中，任务间通常存在依赖关系，也就是某个任务会依赖另一个任务的执行结果，在这种情况下，我们需要通过任务编排，来确保任务按照正确的顺序进行执行。
例如，以下任务的执行顺序：
其中，任务二要等任务一执行完才能执行，而任务四要等任务二和任务三全部执行完才能执行。
2.任务编排实现
任务编排和控制的主要手段有以下：
- Future
- CompletableFuture
- CountDownLatch
- Semaphore
- CyclicBarrier
但如果是全局线程池，想要实现精准的任务编排，只能使用 Future 或 CompletableFuture。
2.1 Future 任务编排
使用 Future 实现上述 4 个任务的编排（任务二要等任务一执行完才能执行，而任务四要等任务二和任务三全部执行完才能执行）：
import java.util.concurrent.*;
import java.util.Arrays;
public class TaskOrchestrator {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个线程池来执行任务
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 定义任务一
Future<String> taskOneResult = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
Thread.sleep(2000); // 模拟耗时操作
return "Task One Result";
}
});
// 定义任务二，依赖任务一
Future<String> taskTwoResult = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
String result = taskOneResult.get(); // 阻塞等待任务一完成
Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作
return "Task Two Result, got: " + result;
}
});
// 定义任务三
Future<String> taskThreeResult = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
Thread.sleep(1500); // 模拟耗时操作
return "Task Three Result";
}
});
// 定义任务四，依赖任务二和任务三
Future<String> taskFourResult = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
String taskTwoOutput = taskTwoResult.get(); // 阻塞等待任务二完成
String taskThreeOutput = taskThreeResult.get(); // 阻塞等待任务三完成
Thread.sleep(500); // 模拟耗时操作
return "Task Four Result, got: " + taskTwoOutput + " and " + taskThreeOutput;
}
});
// 打印最终结果
try {
System.out.println("Final Result: " + taskFourResult.get());
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.2 CompletableFuture 任务编排
CompletableFutrue 提供的方法有很多，但最常用和最实用的核心方法只有以下几个：
接下来，使用 CompletableFuture 实现上述 4 个任务的编排（任务二要等任务一执行完才能执行，而任务四要等任务二和任务三全部执行完才能执行）：
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
public class CompletableFutureExample {
public static void main(String[] args) {
// 任务一：返回 "Task 1 result"
CompletableFuture<String> task1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
// 模拟耗时操作
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
throw new RuntimeException(e);
}
return "Task 1 result";
});
// 任务二：依赖任务一，返回 "Task 2 result" + 任务一的结果
CompletableFuture<String> task2 = task1.handle((result1, throwable) -> {
try {
// 模拟耗时操作
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
throw new RuntimeException(e);
}
return "Task 2 result " + result1;
});
// 任务三：和任务一、任务二并行执行，返回 "Task 3 result"
CompletableFuture<String> task3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
// 模拟耗时操作
Thread.sleep(800); // 任务三可能比任务二先完成
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
throw new RuntimeException(e);
}
return "Task 3 result";
});
// 任务四：依赖任务二和任务三，等待它们都完成后执行，返回 "Task 4 result" + 任务二和任务三的结果
CompletableFuture<String> task4 = CompletableFuture.allOf(task2, task3).handle((res, throwable) -> {
try {
// 这里不需要显式等待，因为 allOf 已经保证了它们完成
return "Task 4 result with " + task2.get() + " and " + task3.get();
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
});
// 获取任务四的结果并打印
String finalResult = task4.join();
System.out.println(finalResult);
}
}
课后思考
Future 和 CompletableFutrue 有什么关系？CompletableFutrue 底层是如何实现的？
本文已收录到我的面试小站 www.javacn.site，其中包含的内容有：Redis、JVM、并发、并发、MySQL、Spring、Spring MVC、Spring Boot、Spring Cloud、MyBatis、设计模式、消息队列等模块。
