Java线程池以及Future和CompletableFuture的用法

Java线程池以及Future和CompletableFuture的用法

是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。

为什么使用线程池?
频繁申请/销毁资源和调度资源，将带来额外的消耗，可能会非常巨大。
对资源无限申请缺少抑制手段，易引发系统资源耗尽的风险。
系统无法合理管理内部的资源分布，会降低系统的稳定性。

使用线程池的好处？
重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销。
有效的控制最大并发数，提高系统资源使用率。
统一的分配、调优和监控、可定时执行、定期执行。

线程池所在包java.
顶级接口Executor,真正的线程池接口是ExecutorService
Executors类提供创建线程池的方法

拒绝任务策略
1、AbortPolicy
当任务添加到线程池中被拒绝时，它将抛出RejectedExecutionException异常。(该策路下，直接丢弃任务，并抛出RejectedExecutionException异常)
2、DiscardPolicy
当任务添加到线程池中被拒绝时，默认情况下它将丢弃被拒绝的任务。(即该策略下，直接丢弃任务，什么都不做)
.DiscardoldestPolicy
当任务添加到线程池中被拒绝时，线程池会放弃等待队列中最旧的未处理任务，然后将被拒绝的任务添加到等待队列中。(该策略下，抛弃进入队列最早的那个任务，然后尝试把这次拒绝的任务放入队列)
4、CallerRunsPolicy
不进入线程池执行，在这种方式(CallerRunsPolicy)中，任务将由调用者线程去执行。(用于被拒绝任务的处理程序，它直接在execute方法的调用线程中运行被拒绝的任务：如果执行程序已关闭，则会丢弃该任务。)

在Java多线程编程中，Future是一个接口，用于表示一个异步计算的结果。当启动callable线程时，就可以声明一个Future，用于接收返回结果。它提供了一系列的方法，用于管理和获取任务的执行结果。Future接口定义在java.包中。
使用Future可以将任务提交给线程池执行，并在需要时获取任务的执行结果。它的主要作用是允许主线程在提交异步任务后，继续执行其他操作，而不需要等待任务执行完成。

下面是Future接口的一些常用方法：

1. boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning): 取消任务的执行。如果任务正在执行，并且mayInterruptIfRunning参数设置为true，则会尝试中断任务的执行。
2. boolean isCancelled(): 判断任务是否已被取消。
3. boolean isDone(): 判断任务是否已经完成。
4. V get() throws InterruptedException, ExecutionException: 获取任务的执行结果。如果任务还未执行完毕，get()方法会阻塞直到任务执行完成。如果任务执行过程中发生异常，get()方法会抛出ExecutionException，可以通过getCause()方法获取具体的异常信息。
5. V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException: 在指定的时间内获取任务的执行结果，如果任务在指定时间内未执行完毕，会抛出TimeoutException异常。
   通过Future接口，我们可以方便地提交任务并获取任务执行结果。这对于需要处理耗时操作的应用程序非常有用，可以提高系统的并发性和响应性。

栗子：四个刚需（线程）去买房摇号，future获取摇号结果。摇号结果未出，就一直阻塞。

public class FutureTest {/*** 买房摇号*/public static class Yaohao implements Callable<Integer> {/*** 返回摇号结果* @return 0：中签   1：没中* @throws Exception*/@Overridepublic Integer call() throws Exception {Random random = new Random();//模拟摇号，10天内出结果TimeUnit.SECODS.sleep((10));int result = (2);println(     ().getame() is done!);return result;}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {Yaohao gangxu1 = new Yaohao();Yaohao gangxu2 = new Yaohao();Yaohao gangxu = new Yaohao();Yaohao gangxu4 = new Yaohao();ExecutorService es = ();Future<Integer> result1 = es.submit(gangxu1);Future<Integer> result2 = es.submit(gangxu2);Future<Integer> result = es.submit(gangxu);Future<Integer> result4 = es.submit(gangxu4);es.shutdown();println(刚需1，摇号结果：(result1.get()==1?中签:没中));println(刚需2，摇号结果：(result2.get()==1?中签:没中));println(刚需，摇号结果：(result.get()==1?中签:没中));println(刚需4，摇号结果：(result4.get()==1?中签:没中));}}

两个栗子

public class FutureTest {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {ExecutorService executorService = (10);UserInfoService userInfoService = new UserInfoService();MedalService medalService = new MedalService();long userId =666L;long startTime = ();//调用用户服务获取用户基本信息FutureTask<UserInfo> userInfoFutureTask = new FutureTask<>(new Callable<UserInfo>() {@Overridepublic UserInfo call() throws Exception {return userInfoService.getUserInfo(userId);}});executorService.submit(userInfoFutureTask);Thread.sleep(00); //模拟主线程其它操作耗时FutureTask<MedalInfo> medalInfoFutureTask = new FutureTask<>(new Callable<MedalInfo>() {@Overridepublic MedalInfo call() throws Exception {return medalService.getMedalInfo(userId);}});executorService.submit(medalInfoFutureTask);UserInfo userInfo = userInfoFutureTask.get();//获取个人信息结果MedalInfo medalInfo = medalInfoFutureTask.get();//获取勋章信息结果println(总共用时  (() - startTime)  ms);}
}

FutureTask和Future的区别

1. 功能不同：Future是一个接口，用于表示一个异步计算的结果，可以用来取消任务、查询结果是否完成以及获取计算结果。FutureTask是一个实现了Future接口的具体类，同时也是一个可执行的任务，可以被Executor执行。

2. 使用方式不同：Future通常与ExecutorService一起使用，用来提交任务并获取任务的执行结果。FutureTask既可以直接使用FutureTask对象来提交任务，也可以将其作为Runnable或Callable对象提交给ExecutorService。

3. 创建方式不同：创建Future对象时，通常使用ExecutorService提交任务后返回的Future实例。而创建FutureTask对象时，可以直接通过new FutureTask(callable)构造函数或new FutureTask(runnable, result)构造函数来实例化。

4. 取消任务的能力不同：Future接口提供了cancel(boolean mayInterruptIfRunning)方法，用于取消任务的执行。而FutureTask类还提供了cancel(boolean mayInterruptIfRunning)方法以及boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)方法，用于取消任务的执行并返回取消成功与否的信息。

总的来说，Future是一个接口，用于表示一个异步计算的结果；FutureTask是Future接口的具体实现类，同时也是一个可执行的任务。FutureTask相比Future更为灵活，能够直接作为任务提交给ExecutorService执行，并提供了更多的取消任务的方法。

ExecutorService 的submit方法的作用
ExecutorService 是 Java 提供的一个用于管理线程池的接口。它可以用来执行异步任务并管理线程的生命周期。submit 方法是 ExecutorService 接口定义的一个方法，用于向线程池提交一个任务并获取一个 Future 对象来表示任务的执行结果。

具体来说，submit 方法用于提交一个 Callable 或 Runnable 对象到线程池中执行。Callable 是带有返回结果的任务，而 Runnable 是没有返回结果的任务。submit 方法将任务提交给线程池后会立即返回一个 Future 对象，通过这个对象可以获得任务的执行结果或者取消任务的执行。

使用 submit 方法可以方便地管理线程池中的任务，可以通过 Future 对象获取任务的状态、结果或者取消任务的执行。通常情况下，我们可以使用 submit 方法来替代 execute 方法，因为它具有更多的功能和灵活性。

submit 和execute 的区别
submit() 和 execute() 是 ExecutorService 接口用于提交任务到线程池的两种方法，它们之间有以下区别：

1. 返回值类型不同: submit() 方法返回一个 Future 对象，可以用来获取任务的执行结果或者取消任务的执行；而 execute() 方法没有返回值，无法获取任务的执行结果。

2. 异常处理不同: submit() 方法能够捕获任务执行过程中抛出的异常，将异常封装到 Future 对象中，通过调用 get() 方法或者 get(long, TimeUnit) 方法获取任务的执行结果时，如果任务抛出了异常，可以通过 ExecutionException 来获取异常信息；而 execute() 方法无法对任务抛出的异常进行处理，如果任务抛出了异常，线程池会将异常记录到控制台。

3. 参数类型不同: submit() 方法接受 Callable 或者 Runnable 对象作为参数，Callable 是带有返回值的任务，而 Runnable 是没有返回值的任务；而 execute() 方法只接受 Runnable 对象作为参数。因此，如果需要获取任务执行的结果，应该使用 submit() 方法，如果不需要获取结果，可以使用 execute() 方法。

总的来说，submit() 方法比 execute() 方法更加灵活，可以获取任务的执行结果和捕获任务中抛出的异常，因此在处理需要获取结果或者处理异常的任务时，推荐使用 submit() 方法。而对于不需要获取结果的简单任务，可以使用 execute() 方法。

Future的局限
Future对于结果的获取，不是很友好，只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。
Future.get() 就是阻塞调用，在线程获取结果之前get方法会一直阻塞。Future提供了一个isDone方法，可以在程序中轮询这个方法查询执行结果。
阻塞的方式和异步编程的设计理念相违背，而轮询的方式会耗费无谓的CPU资源。因此，JDK8设计出CompletableFuture，提供了一种观察者模式类似的机制，可以让任务执行完成后通知监听的一方。

CompletableFuture 使用详解

CompletableFuture 使用详解
CompletableFuture使用详解
异步编程利器：CompletableFuture详解 ｜Java 开发实战
CompletableFuture提供了多种方法来获取异步计算的结果。以下是一些常用的方法：

1. 使用get()方法：CompletableFuture类继承了Future接口，因此可以使用get()方法来获取计算的结果。但需要注意的是，get()方法是阻塞的，会等待异步计算完成后返回结果。如果计算没有完成，get()方法会一直阻塞，直到计算完成并返回结果或者抛出异常。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> Hello);
String result = future.get(); // 阻塞获取计算结果

2. 使用join()方法：与get()方法类似，join()方法也可以获取计算结果，但它是非阻塞的。如果计算没有完成，join()方法会等待计算完成后立即返回结果。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> Hello);
String result = future.join(); // 非阻塞获取计算结果

1. 使用CompletableFuture组合方法：CompletableFuture提供了一系列方法，如thenApply、thenAccept、thenCompose等，用于对计算结果进行处理。这些方法返回的是新的CompletableFuture实例，可以继续链式调用。通过这些方法，我们可以在异步计算完成后，对结果进行进一步的操作或处理。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> Hello).thenApply(s -> s   World).thenApply(String::toUpperCase);
String result = future.get();

4. 使用回调方法：CompletableFuture还提供了一系列回调方法，如whenComplete、handle、thenAccept、exceptionally等，用于在计算完成后执行相应的操作或处理。这些方法允许我们以非阻塞的方式处理计算结果，并在计算完成或出现异常时执行相应的逻辑。

CompletableFuture.supplyAsync(() -> Hello).thenApply(s -> s   World).thenAccept(::println).exceptionally(ex -> {println(Error:   ex.getMessage());return null;});

上述是一些常用的获取CompletableFuture计算结果的方法，根据具体需求和场景，你可以选择适合的方式来处理异步计算的结果。