Callable、Future与线程池

在创建新线程的三种方式中，继承Thread和实现Runnable接口两种方式都都没有返回值，因此当我们想要获取子线程计算结果时只能设置共享数据，同时还需要考虑同步的问题，比较麻烦。而Callable接口就是解决这个问题的存在。

Callable

Callable和Runnable类似，都是只有一个方法的标志性接口：V call()只不过Callable是有返回值的，并且声明了异常Expection，即当计算正常进行则返回v，计算出错则抛出异常。
单独一个Callable并没有什么可说的，该接口一般都是配合Future接口进行使用。

Future接口

Future是对Callable任务进行处理的接口，里面有对任务操作的方法：

//获取结果，若无结果会阻塞至异步计算完成
V get()
//获取结果，超时返回null
V get(long timeOut, TimeUnit unit)
//执行结束（完成/取消/异常）返回true
boolean isDone()
//任务完成前被取消返回true
boolean isCancelled()
//取消任务，未开始或已完成返回false，参数表示是否中断执行中的线程
boolean cancel(boolean mayInterruptRunning)

其中，对于boolean cancel(boolean mayInterruptRunning)方法的参数：
简单来说，传入false参数只能取消还没有开始的任务，若任务已经开始了，就任由其运行下去。
当创建了Future实例，任务可能有以下三种状态：
等待状态。此时调用cancel()方法不管传入true还是false都会标记为取消，任务依然保存在任务队列中，但当轮到此任务运行时会直接跳过。
完成状态。此时cancel()不会起任何作用，因为任务已经完成了。
运行中。此时传入true会中断正在执行的任务，传入false则不会中断。

Future的实现子类为FutureTask<V>，该类即实现了Future接口，也实现了Runnable接口，因此Callable可配合FutureTask使用：

Callable<Integer> c = ()->{
    Thread.sleep(3000);//模拟计算
    return 100;//返回计算结果
};
//实例化FutureTask，注意这里不能使用Future的多态形式，因为只有FutureTask实现了Runnable接口
FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(c);
//启动线程
new Thread(ft).start();
//获取计算结果，注意这里会阻塞
System.out.println(ft.get());

FutureTask提供了两种构造方法：

//上例使用的就是这个，参数为Callable
public FutureTask(Callable<V> callable) {
}
//当Runnable执行成功时返回result（这有个毛用啊。。。）
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}

FutureTask可以很方便的启动线程。

线程池

除了使用FutureTask，还可以使用Callable + Future + 线程池的方式执行Callable：

Callable<Integer> c = ()->{
    Thread.sleep(3000);
    return 100;
};
//构建定长线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
//在线程池中提交Callable时会返回Future对象
Future<Integer> future = service.submit(c);
System.out.println(future.get());

上例的线程池创建方式只是为了方便，在阿里开发手册中要求：

【强制】线程池不允许使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让写的同学更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。
说明：Executors 返回的线程池对象的弊端如下：
1）FixedThreadPool 和 SingleThreadPool:
允许的请求队列长度为 Integer.MAX_VALUE，可能会堆积大量的请求，从而导致 OOM。
2）CachedThreadPool 和 ScheduledThreadPool:
允许的创建线程数量为 Integer.MAX_VALUE，可能会创建大量的线程，从而导致 OOM。

对于Executors提供的几种线程池分别为：

newSingleThreadExecutor
创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作，也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束，那么会有一个新的线程来替代它。
此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

new ThreadPoolExecutor(1, 1,0L,TimeUnit.MILLISECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>())

newFixedThreadPool
创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变，如果某个线程因为执行异常而结束，那么线程池会补充一个新线程。

new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

newCachedThreadPool
创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程，那么就会回收部分空闲（60秒不执行任务）的线程，当任务数增加时，此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。
此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说JVM）能够创建的最大线程大小。

new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS,new SynchronousQueue<Runnable>());

newScheduledThreadPool
创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。除了延迟执行之外和newFixedThreadPool基本相同，可以用来执行定时任务

上面四种方式只是比较方便，阿里开发手册要求不能使用这些方式，那么来看看阿里要求的线程池方式：

public ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,
    int maximumPoolSize,
    long keepAliveTime,
    TimeUnit unit,
    BlockingQueue<Runnable> workQueue,
    ThreadFactory threadFactory,
    RejectedExecutionHandler handler
)

参数分别为：

corePoolSize - 线程池核心池的大小。
maximumPoolSize - 线程池的最大线程数。
keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。
unit - keepAliveTime 的时间单位。
workQueue - 用来储存等待执行任务的队列。
threadFactory - 线程工厂。
handler - 拒绝策略

关注点1 线程池大小
线程池有两个线程数的设置，一个为核心池线程数，一个为最大线程数。
在创建了线程池后，默认情况下，线程池中并没有任何线程，等到有任务来才创建线程去执行任务，除非调用了prestartAllCoreThreads()或者prestartCoreThread()方法
当创建的线程数等于 corePoolSize 时，会加入设置的阻塞队列。当队列满时，会创建线程执行任务直到线程池中的数量等于maximumPoolSize。
关注点2 适当的阻塞队列
java.lang.IllegalStateException: Queue full
方法抛出异常返回特殊值一直阻塞超时退出
插入方法 add(e) offer(e) put(e) offer(e,time,unit)
移除方法 remove() poll() take() poll(time,unit)
检查方法 element() peek()
ArrayBlockingQueue ：一个由数组结构组成的有界阻塞队列。
LinkedBlockingQueue ：一个由链表结构组成的有界阻塞队列。
PriorityBlockingQueue ：一个支持优先级排序的无界阻塞队列。
DelayQueue：一个使用优先级队列实现的无界阻塞队列。
SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。
LinkedTransferQueue：一个由链表结构组成的无界阻塞队列。
LinkedBlockingDeque：一个由链表结构组成的双向阻塞队列。
关注点3 明确拒绝策略
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: 丢弃任务并抛出
RejectedExecutionException异常。 (默认)
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛出异常。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

参考

Callable、Future、线程池简单使用

Callable、Future与线程池

Callable

Future接口

线程池

猜你喜欢