线程、多线程的使用、线程池、异步(CompletableFuture)
文章目录
- 一：线程
-
- 1.1 初始化线程的四种方式
-
- 1.1.1 继承 Thread
- 1.1.2 实现 Runnable 接口
- 1.1.3 实现 Callable 接口 + FutureTask （可以拿到返回结果，可以处理异常）
- 1.1.4 线程池(给线程池提交任务)
- 1.2 线程池
-
- 1.2.1 开发中为什么使用线程池
- 1.2.2 创建线程池
- 1.2.3 线程池的七大参数
- 1.2.4 运行流程
- 1.2.5 常见的 4 种线程池
- 1.2.6 一个线程池 core 7； max 20 ，queue：50，100 并发进来怎么分配的；
- 二：CompletableFuture 异步编排
-
- 2.1 业务场景
- 2.2 创建异步对象
- 2.3 计算完成时回调方法
-
- 1）测试whenComplete和exceptionally
- 2.4 handle 方法——方法完成后的处理
- 2.5 线程串行化方法
-
- 1）thenRun：不能获取到上一步执行结果,无返回值
- 2）thenAcceptAsync：可以获取到上一步的返回结果，无返回值
- 3）thenApplyAsync：可以获取到上一步的返回结果，有返回值
- 2.6 两任务组合 - 都要完成
- 2.7 两任务组合 - 一个完成
- 2.8 多任务组合
一：线程
1.1 初始化线程的四种方式
1.1.1 继承 Thread
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("main...start...");
Thread01 thread = new Thread01();
//启动线程
thread.start();
System.out.println("main...end...");
}
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);
}
}
}
1.1.2 实现 Runnable 接口
/**
* 测试多线程的使用
*/
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("main...start...");
Runable01 runable01 = new Runable01();
new Thread(runable01).start();
System.out.println("main...end...");
}
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);
}
}
}
1.1.3 实现 Callable 接口 + FutureTask （可以拿到返回结果，可以处理异常）
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
System.out.println("main...start...");
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new Callable01());
new Thread(futureTask).start();
//等待整个异步方法执行完，获取返回结果
Integer integer = futureTask.get();
System.out.println("main...end..."+integer);
}
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;
}
}
}
- 阻塞等待，需要等所有异步执行完，获取到值，才会返回
1.1.4 线程池(给线程池提交任务)
问：为什么要使用线程池？
答：高并发系统下，内存空间是有限的，会消耗系统资源，导致系统崩溃。应该将所有的异步任务都交给线程池执行，做到资源控制。
public class ThreadTest {
//当前系统中池只有一两个，每个异步任务，直接提交给线程池
public static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
System.out.println("main...start...");
executorService.execute(new Runable01());
System.out.println("main...end...");
}
}
总结：
- 方式 1 和方式 2：主进程无法获取线程的运算结果。无返回值。
- 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 1 ，方式 2和方式 3，都不可以控制资源
- 方式4：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。
- 一般情况下我们都使用线程池去管理线程。
1.2 线程池
1.2.1 开发中为什么使用线程池
- 降低资源的消耗 ——通过重复利用已经创建好的线程降低线程的创建和销毁带来的损耗
- 提高响应速度——因为线程池中的线程数没有超过线程池的最大上限时，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
- 提高线程的可管理性 ——线程池会根据当前系统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。无限的创建和销毁线程不仅消耗系统资源，还降低系统的稳定性，使 用线程池进行统一分配
1.2.2 创建线程池
- 通过Executors工具类（Executors.newFixedThreadPool(10)）
- new ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime,TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory,RejectedExecutionHandler handler);
1.2.3 线程池的七大参数
- corePoolSize：【5】核心线程数；线程池中一直保持的线程的数量，即使线程空闲。除非设置了(allowCoreThreadTimeOut )
- maximumPoolSize： 池中允许的最大的线程数 ,控制资源
- keepAliveTime： 存活时间，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， 最终线程池维在 corePoolSize 大小
- unit： 时间单位
- workQueue 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。
- threadFactory 创建线程的工厂，比如指定线程名等
- handler 拒绝策略，如果线程满了，线程池就会使用拒绝策略,拒绝执行任务。
1.2.4 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。
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(5,
200,
10,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingDeque<>(100000),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
);
1.2.5 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——创建一个固定大小线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。核心线程等于最大线程，都不可以回收。
- newScheduledThreadPool——创建一个定时任务线程池，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。
1.2.6 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。
二：CompletableFuture 异步编排
2.1 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。
2.2 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）CompletableFuture无返回值——runAsync
public static void main(String[] args){
System.out.println("main...start...");
CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId());
int i = 10 / 2;
System.out.println("运行结果：" + i);
}, executorService);
System.out.println("main...end...");
}
2）CompletableFuture有返回值——supplyAsync
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
System.out.println("main...start...");
CompletableFuture<Integer> 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;
}, executorService);
Integer integer = future.get();
System.out.println("main...end..."+ integer);
}
- runXxxx 都是没有返回结果的，supplyXxx 都是可以获取返回结果的
- 可以传入自定义的线程池，否则就用默认的线程池；
2.3 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：
1）whenComplete：是执行当前任务的线程执行继续执行 whenComplete 的任务。
2）whenCompleteAsync：是执行把 whenCompleteAsync 这个任务继续提交给线程池 来进行执行。
1）测试whenComplete和exceptionally
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
System.out.println("main...start...");
CompletableFuture<Integer> 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;
}, executorService).whenComplete((res,exception)->{
//whenComplete虽然可以得到异常信息，但是没办法修改返回值
System.out.println("异步任务成功完成。结果是"+res+"异常是"+exception);
}).exceptionally(throwable -> {
//exceptionally可以感知，并且返回默认值
return 10;
});
Integer integer = future.get();
System.out.println("main...end..."+integer);
}
- whenComplete虽然可以得到异常信息，但是没办法修改返回值
- exceptionally可以感知，并且返回默认值
2.4 handle 方法——方法完成后的处理
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
System.out.println("main...start...");
/**
* 方法完成后的处理
*/
CompletableFuture<Integer> 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;
}, executorService).handle((res,thr)->{
if( res != null ){
return res*2;
}
if( thr!= null ){
return 0;
}
return 0;
});
Integer integer = future.get();
System.out.println("main...end..."+integer);
}
2.5 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
1）thenRun：不能获取到上一步执行结果,无返回值
CompletableFuture<Void> 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;
}, executorService).thenRunAsync(() -> {
System.out.println("任务2启动了");
});
System.out.println("main...end...");
2）thenAcceptAsync：可以获取到上一步的返回结果，无返回值
CompletableFuture<Void> 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;
}, executorService).thenAcceptAsync((res) -> {
System.out.println("任务2启动了"+res);
},executorService);
System.out.println("main...end...");
3）thenApplyAsync：可以获取到上一步的返回结果，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());
2.6 两任务组合 - 都要完成
/**
* 两个都完成
*/
CompletableFuture<Integer> future01 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("任务一线程：" + Thread.currentThread().getId());
int i = 10 / 2;
System.out.println("任务一结束：" + i);
return i;
}, executor);
CompletableFuture<String> future02 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("任务二线程：" + Thread.currentThread().getId());
System.out.println("任务二结束");
return "hello";
});
//方式一
future01.runAfterBothAsync(future02,()->{
System.out.println("任务三开始");
},executor);
//方式二
future01.thenAcceptBothAsync(future02,(f1,f2)->{
System.out.println("任务三开始"+f1+"---"+f2);
},executor);
//方式三
CompletableFuture<String> future = future01.thenCombineAsync(future02, (f1, f2) -> {
return f1 + ":" + f2 + "hahah";
}, executor);
System.out.println("main...end..."+future.get());
- 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。
2.7 两任务组合 - 一个完成
CompletableFuture<Object> future01 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("任务一线程：" + Thread.currentThread().getId());
int i = 10 / 2;
System.out.println("任务一结束：" + i);
return i;
}, executor);
CompletableFuture<Object> future02 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("任务二线程：" + Thread.currentThread().getId());
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println("任务二结束");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "hello";
});
future01.runAfterEitherAsync(future02,()->{
System.out.println("任务三开始");
},executor);
future01.acceptEitherAsync(future02,(res)->{
System.out.println("任务三开始");
},executor);
CompletableFuture<String> future = future01.applyToEitherAsync(future02, (res) -> {
return res.toString();
}, executor);
System.out.println("main...end..."+future.get());
- 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。
2.8 多任务组合
CompletableFuture<String> futureImg = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("查询商品的图片信息");
return "hello.jpg";
},executor);
CompletableFuture<String> futureAttr = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("查询商品的属性信息");
return "黑色256g";
},executor);
CompletableFuture<String> futureDesc = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println("查询商品的介绍");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "华为";
},executor);
//allOf
CompletableFuture<Void> allOf = CompletableFuture.allOf(futureImg, futureAttr, futureDesc);
//anyOf
CompletableFuture<Object> anyOf = CompletableFuture.anyOf(futureImg, futureAttr, futureDesc);
//allOf.get();//等待所有结果完成
anyOf.get();
System.out.println("main...end...");
- allOf：等待所有任务完成
- anyOf：只要有一个任务完成