JUC-05-ForkJoin，Future（了解即可）

01、ForkJoin：分支合并

java.util.concurrent包下的实现类：

• java.util.concurrent.ForkJoinTask
• java.util.concurrent.ForkJoinPool

ForkJoin特点：工作窃取

ForkJoin中维护的是双端队列，这样才可以工作窃取，当一个执行快的线程把本队列中的任务做完，去帮助别的线程执行任务，这时两个线程一个从队尾执行，一个从对头执行（类似于执行快的线程偷偷执行了执行慢的线程的任务）

ForkJoin使用方法：

1、创建一个自己计算任务类，继承ForkJoinTask，里面是一个任务ForkJoinTask
2、创建ForkJoinPool的实现类，通过它里面的execute(ForkJoinTask task)方法来执行ForkJoinTask
3，通过ForkJoinPool中的submit(ForkJoinTask<T> task)来提交ForkJoinTask任务并执行

注意：

ForkJoinPool是一个普通类，ForkJoinTask是抽象类
我们一般继承ForkJoinTask的子类（子类也是抽象类）：
	-  需要返回值继承：RecursiveTask
	- 不需要返回值继承：RecursiveAction 

用一个计算任务为例（难度依次增加）：

- 1.普通方法计算
- 2.使用ForkJoin

public class ForkJoinTest{
    public static void main(String[] args)throws Exception {
        //test01();
       test02();
        //test3();
    }

    //普通方法计算
    public static void test01(){
        Long sum=0L;
        //开始时间
        long start=System.currentTimeMillis();
        for (Long i = 1L; i <= 10_0000_0000; i++) {
            sum += i;
        }
        //结束时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        //计算使用时间
        System.out.println("sum="+sum+" 时间："+(end-start));
    }

    // 使用ForkJoin
    public static void test02() throws ExecutionException, InterruptedException {
        //开始时间
        long start = System.currentTimeMillis();
        //2、创建ForkJoinPool的实例，是用来执行ForkJoinTask
        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        //1、创建ForkJoinTask
        ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0000L);
        //2、提交任务
        ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);
        //获得结果
        Long sum = submit.get();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+sum+" 时间："+(end-start));
    }
    public static void test3(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        // Stream并行流
        long sum = LongStream.rangeClosed(0L,10_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+sum+"时间："+(end-start));
    }
}
//1、创建一个类继承ForkJoin的子类RecursiveTask，也是抽象类
class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {
    private Long start;
    private Long end;
    private Long temp = 10000L;// 临界值

    public ForkJoinDemo(Long start, Long end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    //计算方法
    @Override
    protected Long compute() {
        if ((end - start) < temp) {//小于临界值，使用普通方法
            Long sum = 0L;
            for (Long i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }
            return sum;
        } else { // 大于临界值：ForkJoin 递归
            long middle = (start + end) / 2;  // 中间值
            ForkJoinDemo task1 = new ForkJoinDemo(start, middle);
            task1.fork(); // 拆分任务，把任务压入线程队列
            ForkJoinDemo task2 = new ForkJoinDemo(middle + 1, end);
            task2.fork(); // 拆分任务，把任务压入线程队列
            return task1.join() + task2.join();//合并任务并返回
        }
    }
}

02、java.util.concurrent.Future接口

Future接口是Java标准API的一部分，在java.util.concurrent包中，该接口下的类可以用来异步执行任务。

Future模式可以这样来描述：

• 我有一个任务，提交给了Future，Future替我完成这个任务。期间我自己可以去做任何想做的事情。一段时间之后，我就便可以从Future那儿取出结果。
• 就相当于下了一张订货单，一段时间后可以拿着提订单来提货，这期间可以干别的任何事情，其中Future 接口就是订货单，真正处理订单的是Executor类，它根据Future接口的要求来生产产品。

Future接口提供方法来检测任务是否被执行完，等待任务执行完获得结果，也可以设置任务执行的超时时间。这个设置超时的方法就是实现Java程序执行超时的关键。

Future接口是一个泛型接口，严格的格式应该是Future，其中V代表了Future执行的任务返回值的类型。

Future接口的方法介绍如下：

• boolean cancel (boolean mayInterruptIfRunning) ：取消任务的执行。参数指定是否立即中断任务执行，或者等任务结束
• boolean isCancelled () ：任务是否已经取消，任务正常完成前将其取消，则返回 true
• boolean isDone () ：任务是否已经完成，需要注意的是如果任务正常终止、异常或取消，都将返回true
• V get () throws InterruptedException, ExecutionException 等待任务执行结束，然后获得V类型的结果。InterruptedException 线程被中断异常， ExecutionException任务执行异常，如果任务被取消，还会抛出CancellationException
• V get (long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException 同上面的get功能一样，多了设置超时时间，参数timeout指定超时时间，uint指定时间的单位，在枚举类TimeUnit中有相关的定义。如果计算超时，将抛出TimeoutException。

//使用Executor创建一个线程
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); 
//创建一个FutureTask的实例 
FutureTask<String> future =  
    new FutureTask<String>(new Callable<String>() {//使用Callable接口作为构造参数  
     public String call() {  
      //真正的任务在这里执行，这里的返回值类型为String，可以为任意类型  
    }});  
//提交执行这个任务future，异步任务
executor.execute(future);  
//在这里可以做别的任何事情  
try {  
  result = future.get(5000, TimeUnit.MILLISECONDS); //取得结果，同时设置超时执行时间为5秒。同样可以用future.get()，不设置执行超时时间取得结果  
} catch (InterruptedException e) {  
  futureTask.cancel(true);  
} catch (ExecutionException e) {  
  futureTask.cancel(true);  
} catch (TimeoutException e) {  
  futureTask.cancel(true);  
} finally {  
  executor.shutdown();  
} 

Future接口实现类：都可以异步执行任务

- CompletableFuture
- ForkJoinTask
- FutureTask
  - 通常使用FutureTask来处理我们的任务。
  - FutureTask类同时又实现了Runnable接口，所以可以直接提交给Executor执行。  

使用CompletableFuture进行异步调用步骤：

- 异步执行
- 成功回调
- 失败回调

CompletableFuture是JDK1.8版本新引入的类，这个类实现了俩接口Future和CompletionStage：

- 使用CompletionStage接口，去支持完成时触发的函数和操作，能做一些ExecutorService配合Future做不了的工作
- ExecutorService配合Future需要等待isDone为true才能知道任务跑完了或者就是用get方法调用的时候会出现阻塞
- 而CompletableFuture就可以用then，when等等操作来防止以上的阻塞和轮询isDone的现象出现， 【也可以使用get方法调用的时候会出现阻塞】

一个CompletableFuture对象代表着一个任务：

- 创建CompletableFuture直接new对象也成
- complete意思就是这个任务完成了需要返回的结果
- 然后用get();方法可以获取到

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException,ExecutionException {
        runAsyncVoid();
        supplyAsyncReturn();
    }

    public static void runAsyncVoid()throws InterruptedException,ExecutionException{
        // 没有返回值的 runAsync 异步回调，【Async：异步】
        CompletableFuture<Void> completableFuture=CompletableFuture.runAsync(()->{
            try {
                //当线程沉睡时不阻塞，其他线程可执行
                TimeUnit.SECONDS.sleep(6);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"runAsync=>Void");
        });

        System.out.println("666666");

        completableFuture.get();//阻塞获取结果，在获取结果之前后面的代码不执行

        System.out.println("88888888");
    }

    public static void supplyAsyncReturn() throws InterruptedException,ExecutionException{
        //有返回值的supplyAsync，【async：异步】
        CompletableFuture<Integer> completableFuture=CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"supplyAsync=>Integer");
            int i = 10/0;
            return 1024;
        });
        
        //System.out.println("22222222");
        //completableFuture.get();//获取返回结果，不会阻塞，但是不处理错误，遇到错误会停止执行
        //System.out.println("33333333");
       
		//whenComplete中参数是 BiConsumer，有两个返回值，第一个是结果，第二个是错误信息
        //因为BiConsumer是消费型接口，无法返回错误信息，要想返回错误信，需要使用exceptionally
        //链式编程：返回值都一样，可以像链子一样，根据返回值再次调用
        System.out.println(completableFuture.whenComplete((t, u) -> {
            System.out.println("t=>" + t); // 正常的返回结果
            System.out.println("u=>" + u); // 错误信息：
            //java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException:by zero
        }).exceptionally((e) -> {
            System.out.println(e.getMessage());
            return 233; // 可以获取到错误的返回结果
        }).get());
    }
}

• 运行结果

666666
ForkJoinPool.commonPool-worker-9runAsync=>Void
88888888
ForkJoinPool.commonPool-worker-9supplyAsync=>Integer
t=>null
u=>java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
java.lang.ArithmeticException: / by zero
233