商城-学习整理-高级-商城业务-异步&线程池（十三）

一、线程

1、初始化线程的 4 种方式

1）、继承 Thread
2）、实现 Runnable 接口
3）、实现 Callable 接口 + FutureTask （可以拿到返回结果，可以处理异常）
4）、线程池

方式 1 和方式 2：主进程无法获取线程的运算结果。不适合当前场景
方式 3：主进程可以获取线程的运算结果，但是不利于控制服务器中的线程资源。可以导致服务器资源耗尽。
方式 4：通过如下两种方式初始化线程池

Executors.newFiexedThreadPool(3);
//或者
new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit unit, workQueue, threadFactory, handler);

通过线程池性能稳定，也可以获取执行结果，并捕获异常。但是，在业务复杂情况下，一个异步调用可能会依赖于另一个异步调用的执行结果。

2、线程池的七大参数

* @param corePoolSize the number of threads to keep in the pool, even
* if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
池中一直保持的线程的数量，即使线程空闲。除非设置了 allowCoreThreadTimeOut
* @param maximumPoolSize the maximum number of threads to allow in the
* pool
池中允许的最大的线程数
* @param keepAliveTime when the number of threads is greater than
* the core, this is the maximum time that excess idle threads
* will wait for new tasks before terminating. 当线程数大于核心线程数的时候，线程在最大多长时间没有接到新任务就会终止释放，
最终线程池维持在 corePoolSize 大小
* @param unit the time unit for the {@code keepAliveTime} argument
时间单位
* @param workQueue the queue to use for holding tasks before they are
* executed. This queue will hold only the {@code Runnable}
* tasks submitted by the {@code execute} method. 阻塞队列，用来存储等待执行的任务，如果当前对线程的需求超过了 corePoolSize
大小，就会放在这里等待空闲线程执行。
* @param threadFactory the factory to use when the executor
* creates a new thread
创建线程的工厂，比如指定线程名等
* @param handler the handler to use when execution is blocked
* because the thread bounds and queue capacities are reached
拒绝策略，如果线程满了，线程池就会使用拒绝策略。

3、线程池的运行流程：

1、线程池创建，准备好 core 数量的核心线程，准备接受任务
2、新的任务进来，用 core 准备好的空闲线程执行。
(1) 、core 满了，就将再进来的任务放入阻塞队列中。空闲的 core 就会自己去阻塞队列获取任务执行
(2) 、阻塞队列满了，就直接开新线程执行，最大只能开到 max 指定的数量
(3) 、max 都执行好了。Max-core 数量空闲的线程会在 keepAliveTime 指定的时间后自动销毁。最终保持到 core 大小
(4) 、如果线程数开到了 max 的数量，还有新任务进来，就会使用 reject 指定的拒绝策略进行处理
3、所有的线程创建都是由指定的 factory 创建的。

4、例子

一个线程池 core 7； max 20 ，queue：50，100 并发进来怎么分配的；
先有 7 个能直接得到执行，接下来 50 个进入队列排队，在多开 13 个继续执行。现在 70 个被安排上了。剩下 30 个默认拒绝策略。

5、常见的 4 种线程池

 newCachedThreadPool
 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
 newFixedThreadPool
 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
 newScheduledThreadPool
 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
 newSingleThreadExecutor
 创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

6、开发中为什么使用线程池

1、降低资源消耗
通过重复利用已经创建好的线程降低线程的创建与销毁带来的损耗
2、提高响应速度
因为线程池中的线程数没有超过线程池最大上线时，有的线程处于等待分配任务的状态，当任务来时无需创建新的线程就能执行
3、提高线程的可管理性
线程池会根据当前系统的特点对池内的线程进行优化处理，减少创建和销毁线程带来的系统开销。无限的创建和销毁不仅消耗系统资源，还降低系统的稳定性，使用线程池进行统一分配。

二、CompletableFuture 异步编排

0、业务场景：

查询商品详情页的逻辑比较复杂，有些数据还需要远程调用，必然需要花费更多的时间。

假如商品详情页的每个查询，需要如下标注的时间才能完成

那么，用户需要 5.5s 后才能看到商品详情页的内容。很显然是不能接受的。

如果有多个线程同时完成这 6 步操作，也许只需要 1.5s 即可完成响应。

Future是java5添加的类，用来描述一个异步计算的结果。你可以使用isDone方法检查计算是否完成，或者使用get阻塞住调用线程，知道计算完成返回结果，你也可以使用canel方法停止任务的执行。

虽然Future以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力，但是对于结果的获取却是很不方便，只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。阻塞的方式显然和我们的异步编程的初衷相违背，轮询的方式又会耗费无谓的 CPU 资源，而且也不能及时地得到计算结果，为什么不能用观察者设计模式当计算结果完成及时通知监听者呢？

很多语言，比如 Node.js，采用回调的方式实现异步编程。Java 的一些框架，比如 Netty，自己扩展了 Java 的 Future接口，提供了addListener等多个扩展方法；Google guava 也提供了通用的扩展 Future；Scala 也提供了简单易用且功能强大的 Future/Promise 异步编程模式。

作为正统的 Java 类库，是不是应该做点什么，加强一下自身库的功能呢？

在 Java 8 中, 新增加了一个包含 50 个方法左右的类: CompletableFuture，提供了非常强大的Future 的扩展功能，可以帮助我们简化异步编程的复杂性，提供了函数式编程的能力，可以通过回调的方式处理计算结果，并且提供了转换和组合 CompletableFuture 的方法。

CompletableFuture 类实现了 Future 接口，所以你还是可以像以前一样通过get方法阻塞或者轮询的方式获得结果，但是这种方式不推荐使用。

CompletableFuture 和 FutureTask 同属于 Future 接口的实现类，都可以获取线程的执行结果。

1、创建异步对象

CompletableFuture 提供了四个静态方法来创建一个异步操作。

1、runXxxx 都是没有返回结果的，supplyXxx 都是可以获取返回结果的
2、可以传入自定义的线程池，否则就用默认的线程池；

2、计算完成时回调方法

whenComplete 可以处理正常和异常的计算结果，exceptionally 处理异常情况。

whenComplete 和 whenCompleteAsync 的区别：

whenComplete：是执行当前任务的线程，继续执行 whenComplete 的任务。

whenCompleteAsync：是执行把 whenCompleteAsync 这个任务继续提交给线程池来进行执行。

方法不以 Async 结尾，意味着 Action 使用相同的线程执行，而 Async 可能会使用其他线程执行（如果是使用相同的线程池，也可能会被同一个线程选中执行）

public class CompletableFutureDemo {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Object>() {
@Override
public Object get() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t
completableFuture");
int i = 10 / 0;
return 1024;
}
}).whenComplete(new BiConsumer<Object, Throwable>() {
@Override
public void accept(Object o, Throwable throwable) {
System.out.println("-------o=" + o.toString());
System.out.println("-------throwable=" + throwable);
}
}).exceptionally(new Function<Throwable, Object>() {
@Override
public Object apply(Throwable throwable) {
System.out.println("throwable=" + throwable);
return 6666;
}
});
System.out.println(future.get());
}
}

3、handle 方法

和 complete 一样，可对结果做最后的处理（可处理异常），可改变返回值。

4、线程串行化方法

thenApply 方法：当一个线程依赖另一个线程时，获取上一个任务返回的结果，并返回当前任务的返回值。
thenAccept 方法：消费处理结果。接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果。
thenRun 方法：只要上面的任务执行完成，就开始执行 thenRun，只是处理完任务后，执行thenRun 的后续操作

带有 Async 默认是异步执行的。同之前。

以上都要前置任务成功完成。

Function
T：上一个任务返回结果的类型
U：当前任务的返回值类型

5、两任务组合 - 都要完成

两个任务必须都完成，触发该任务。
thenCombine：组合两个 future，获取两个 future 的返回结果，并返回当前任务的返回值
thenAcceptBoth：组合两个 future，获取两个 future 任务的返回结果，然后处理任务，没有返回值。
runAfterBoth：组合两个 future，不需要获取 future 的结果，只需两个 future 处理完任务后，处理该任务。

6、两任务组合 - 一个完成

当两个任务中，任意一个 future 任务完成的时候，执行任务。
applyToEither：两个任务有一个执行完成，获取它的返回值，处理任务并有新的返回值。
acceptEither：两个任务有一个执行完成，获取它的返回值，处理任务，没有新的返回值。
runAfterEither：两个任务有一个执行完成，不需要获取 future 的结果，处理任务，也没有返回值。

7、多任务组合

三、测试代码

import java.util.concurrent.*;

public class ThreadTest {

    public static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // System.out.println("main......start.....");
        // Thread thread = new Thread01();
        // thread.start();
        // System.out.println("main......end.....");

        // Runable01 runable01 = new Runable01();
        // new Thread(runable01).start();

        // FutureTask futureTask = new FutureTask<>(new Callable01());
        // new Thread(futureTask).start();
        // System.out.println(futureTask.get());

        // service.execute(new Runable01());
        // Future submit = service.submit(new Callable01());
        // submit.get();

        System.out.println("main......start.....");
        // CompletableFuture future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
        //     System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
        //     int i = 10 / 2;
        //     System.out.println("运行结果：" + i);
        // }, executor);

        /**
         * 方法完成后的处理
         */
        // CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        //     System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
        //     int i = 10 / 0;
        //     System.out.println("运行结果：" + i);
        //     return i;
        // }, executor).whenComplete((res,exception) -> {
        //     //虽然能得到异常信息，但是没法修改返回数据
        //     System.out.println("异步任务成功完成了...结果是：" + res + "异常是：" + exception);
        // }).exceptionally(throwable -> {
        //     //可以感知异常，同时返回默认值
        //     return 10;
        // });

        /**
         * 方法执行完后端处理
         */
        // CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        //     System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
        //     int i = 10 / 2;
        //     System.out.println("运行结果：" + i);
        //     return i;
        // }, executor).handle((result,thr) -> {
        //     if (result != null) {
        //         return result * 2;
        //     }
        //     if (thr != null) {
        //         System.out.println("异步任务成功完成了...结果是：" + result + "异常是：" + thr);
        //         return 0;
        //     }
        //     return 0;
        // });


        /**
         * 线程串行化
         * 1、thenRunL：不能获取上一步的执行结果
         * 2、thenAcceptAsync：能接受上一步结果，但是无返回值
         * 3、thenApplyAsync：能接受上一步结果，有返回值
         *
         */
        CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
            int i = 10 / 2;
            System.out.println("运行结果：" + i);
            return i;
        }, executor).thenApplyAsync(res -> {
            System.out.println("任务2启动了..." + res);
            return "Hello" + res;
        }, executor);
        System.out.println("main......end....." + future.get());

    }

    private static void threadPool() {

        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                200,
                10,
                10L,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingDeque<Runnable>(10000),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
        );

        //定时任务的线程池
        ExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(2);
    }


    public static class Thread01 extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
            int i = 10 / 2;
            System.out.println("运行结果：" + i);
        }
    }


    public static class Runable01 implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
            int i = 10 / 2;
            System.out.println("运行结果：" + i);
        }
    }


    public static class Callable01 implements Callable<Integer> {
        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
            int i = 10 / 2;
            System.out.println("运行结果：" + i);
            return i;
        }
    }

}