Java一分钟之线程池：ExecutorService与Future

Jimaks

发布于 2024-05-15 16:23:33

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发布于 2024-05-15 16:23:33

在Java并发编程的世界里，线程池是提高程序性能、管理线程生命周期的利器。ExecutorService与Future作为Java并发包中的核心组件，它们不仅简化了多线程编程的复杂度，还为我们提供了强大的异步执行和结果获取能力。本文将深入浅出地探讨这两个概念，揭示常见问题、易错点及避免策略，并辅以代码示例，帮助大家更好地理解和应用。

ExecutorService：线程池的指挥官

简介

ExecutorService是java.util.concurrent包下的接口，它是线程池的主接口，提供了执行任务的高级接口。通过它，我们可以提交任务（Runnable或Callable类型）到线程池中执行，而无需关心线程的创建、调度和销毁等细节。

常见实现类

ThreadPoolExecutor：最常用的线程池实现，提供了高度可配置的线程池参数，如核心线程数、最大线程数、线程存活时间等。
ScheduledThreadPoolExecutor：支持定时及周期性任务执行的线程池。

创建线程池

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); // 创建固定大小线程池

提交任务

executor.submit(() -> System.out.println("Running task in thread pool."));

关闭线程池

executor.shutdown(); // 平缓关闭，不再接受新任务，等待现有任务完成
// 或者
executor.shutdownNow(); // 立即关闭，尝试中断正在执行的任务

Future：异步任务的未来

简介

当你通过submit(Callable<T> task)方法向ExecutorService提交一个Callable任务时，返回的是一个Future<T>对象。这个Future代表了异步计算的结果，提供了检查计算是否完成、获取计算结果以及取消计算的方法。

常用方法

isDone(): 判断任务是否已完成。
get(): 阻塞等待直到任务完成并返回结果，可能会抛出异常。
get(long timeout, TimeUnit unit): 在指定时间内等待任务完成。
cancel(boolean mayInterruptIfRunning): 尝试取消任务，如果任务已经开始执行且mayInterruptIfRunning为true，则尝试中断执行。

易错点与避免策略

易错点1：忽视异常处理

在Callable任务中抛出的异常会被封装进ExecutionException，调用Future.get()时必须妥善处理这一异常。

避免策略

try {
    String result = future.get();
} catch (InterruptedException e) {
    Thread.currentThread().interrupt(); // 重新设置中断标志
    // 处理中断
} catch (ExecutionException e) {
    // 处理任务执行时抛出的异常
    Throwable cause = e.getCause();
    // ...
}

易错点2：无限等待

使用get()方法时，如果没有设置超时，程序可能会因为等待任务完成而无限阻塞。

避免策略

总是考虑使用带超时参数的get(long timeout, TimeUnit unit)方法，或者在合适的时机检查isDone()状态。

实战示例：异步任务与结果获取

import java.util.concurrent.*;

public class ExecutorServiceFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
        
        Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
            Thread.sleep(2000); // 模拟耗时操作
            return 42; // 计算结果
        });
        
        System.out.println("Task submitted, doing something else...");
        
        // 非阻塞方式检查结果
        while (!future.isDone()) {
            System.out.println("Task is not done yet...");
            Thread.sleep(500);
        }
        
        // 获取结果
        System.out.println("Result: " + future.get());
        
        executor.shutdown();
    }
}