多线程（二）

使用线程池

Java语言虽然内置了多线程支持，启动一个新线程非常方便，但是，创建线程需要操作系统资源（线程资源，栈空间等），频繁创建和销毁大量线程需要消耗大量时间。 而线程池内部维护了若干个线程，没有任务的时候，这些线程都处于等待状态。如果有新任务，就分配一个空闲线程执行。如果所有线程都处于忙碌状态，新任务要么放入队列等待，要么增加一个新线程进行处理。

一、线程池实现

• FixedThreadPool： 线程数固定的线程池

// 创建一个固定大小的线程池:
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(4);

• CachedThreadPool： 线程数根据任务动态调整的线程池
• SingleThreadExecutor： 仅单线程执行的线程池

创建指定动态范围的线程池：

//最大10，最少4
int min = 4;
int max = 10;
ExecutorService es = new ThreadPoolExecutor(min, max,
60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());

创建反复指定任务的线程池：

ScheduledExecutorService ses = Executors.newScheduledThreadPool(4);

// 1秒后执行一次性任务:
ses.schedule(new Task("one-time"), 1, TimeUnit.SECONDS);

// 2秒后开始执行定时任务，每3秒执行:
ses.scheduleAtFixedRate(new Task("fixed-rate"), 2, 3, TimeUnit.SECONDS);

// 3秒后开始执行定时任务，以3秒为间隔执行:
ses.scheduleWithFixedDelay(new Task("fixed-delay"), 2, 3, TimeUnit.SECONDS);

二、Future

实现 Runnable 接口有个问题，它的方法没有返回值。Callable 接口，和 Runnable 接口比，它多了一个返回值，并且它还是是一个泛型接口，可以返回指定类型的结果。

class Task implements Callable<String> {
    public String call() throws Exception {
        return longTimeCalculation(); 
    }
}

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4); 
// 定义任务:
Callable<String> task = new Task();
// 提交任务并获得Future:
Future<String> future = executor.submit(task);
// 从Future获取异步执行返回的结果:
String result = future.get(); // 可能阻塞

• get()： 获取结果（可能会等待）
• get(long timeout, TimeUnit unit)： 获取结果，但只等待指定的时间；
• cancel(boolean mayInterruptIfRunning)： 取消当前任务；
• isDone()： 判断任务是否已完成。

三、CompletableFuture

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建异步执行任务:
        CompletableFuture<Double> cf = CompletableFuture.supplyAsync(Main::fetchPrice);
        // 如果执行成功:
        cf.thenAccept((result) -> {
            System.out.println("price: " + result);
        });
        // 如果执行异常:
        cf.exceptionally((e) -> {
            e.printStackTrace();
            return null;
        });
        // 主线程不要立刻结束，否则CompletableFuture默认使用的线程池会立刻关闭:
        Thread.sleep(2000);
    }

    static Double fetchPrice() {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        if (Math.random() < 0.3) {
            throw new RuntimeException("fetch price failed!");
        }
        return 5 + Math.random() * 20;
    }
}

多个CompletableFuture可以串行执行：

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 第一个任务:
        CompletableFuture<String> cfQuery = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return queryCode("中国石油");
        });
        // cfQuery成功后继续执行下一个任务:
        CompletableFuture<Double> cfFetch = cfQuery.thenApplyAsync((code) -> {
            return fetchPrice(code);
        });
        // cfFetch成功后打印结果:
        cfFetch.thenAccept((result) -> {
            System.out.println("price: " + result);
        });
        // 主线程不要立刻结束，否则CompletableFuture默认使用的线程池会立刻关闭:
        Thread.sleep(2000);
    }

    static String queryCode(String name) {
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        return "601857";
    }

    static Double fetchPrice(String code) {
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        return 5 + Math.random() * 20;
    }
}

多个CompletableFuture还可以并行执行:

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 两个CompletableFuture执行异步查询:
        CompletableFuture<String> cfQueryFromSina = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return queryCode("中国石油", "https://finance.sina.com.cn/code/");
        });
        CompletableFuture<String> cfQueryFrom163 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            return queryCode("中国石油", "https://money.163.com/code/");
        });

        // 用anyOf合并为一个新的CompletableFuture:
        CompletableFuture<Object> cfQuery = CompletableFuture.anyOf(cfQueryFromSina, cfQueryFrom163);

        // 两个CompletableFuture执行异步查询:
        CompletableFuture<Double> cfFetchFromSina = cfQuery.thenApplyAsync((code) -> {
            return fetchPrice((String) code, "https://finance.sina.com.cn/price/");
        });
        CompletableFuture<Double> cfFetchFrom163 = cfQuery.thenApplyAsync((code) -> {
            return fetchPrice((String) code, "https://money.163.com/price/");
        });

        // 用anyOf合并为一个新的CompletableFuture:
        CompletableFuture<Object> cfFetch = CompletableFuture.anyOf(cfFetchFromSina, cfFetchFrom163);

        // 最终结果:
        cfFetch.thenAccept((result) -> {
            System.out.println("price: " + result);
        });
        // 主线程不要立刻结束，否则CompletableFuture默认使用的线程池会立刻关闭:
        Thread.sleep(2000);
    }

    static String queryCode(String name, String url) {
        System.out.println("query code from " + url + "...");
        try {
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        return "601857";
    }

    static Double fetchPrice(String code, String url) {
        System.out.println("query price from " + url + "...");
        try {
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        return 5 + Math.random() * 20;
    }
}

实现逻辑：

四、ThreadLocal

在一个线程中，横跨若干方法调用，需要传递的对象，我们通常称之为上下文（Context），它是一种状态，可以是用户身份、任务信息等。
Java标准库提供了一个特殊的ThreadLocal，它可以在一个线程中传递同一个对象:

//初始化
static ThreadLocal<String> threadLocalUser = new ThreadLocal<>();
void processUser(user) {
    try {
        threadLocalUser.set(user);
        step1();
        step2();
    } finally {
        threadLocalUser.remove();
    }
}

特别注意 ThreadLocal 一定要在finally中清除,因为当前线程执行完相关代码后，很可能会被重新放入线程池中，如果没有被清除，该线程执行其他代码时，会把上一次的状态带进去。

try {
    threadLocalUser.set(user);
    ...
} finally {
    threadLocalUser.remove();

}
为了保证能释放ThreadLocal关联的实例，我们可以通过AutoCloseable接口配合try (resource) {…}结构，让编译器自动为我们关闭。例如，一个保存了当前用户名的ThreadLocal可以封装为一个UserContext对象：

public class UserContext implements AutoCloseable {

    static final ThreadLocal<String> ctx = new ThreadLocal<>();

    public UserContext(String user) {
        ctx.set(user);
    }

    public static String currentUser() {
        return ctx.get();
    }

    @Override
    public void close() {
        ctx.remove();
    }
}

//关闭
try (UserContext ctx = new UserContext("Bob")) {
    // 可任意调用UserContext.currentUser():
    String currentUser = UserContext.currentUser();
}

五、参考文档
https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744/1255943750561472

来源：CSDN

作者：coderyang123

链接：https://blog.csdn.net/weixin_40242806/article/details/104588036