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【雷丰阳-谷粒商城 】【分布式高级篇-微服务架构篇】【15】异步_线程池
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【雷丰阳-谷粒商城 】【分布式高级篇-微服务架构篇】【15】异步_线程池
- 初始化线程的 4 种方式
- 开发中为什么使用线程池
- 线程池七大参数
- 线程池工作原理
- 常见的 4 种线程池
- 生产中如何使用线程池？
- CompletableFuture 异步编排—简介
- CompletableFuture—创建(run/supply)
- CompletableFuture—计算完成(whenComplete)
- CompletableFuture—处理(handle)
- CompletableFuture—线程串行化方法
- CompletableFuture—两任务组合—都要完成（Both/Combine）
- CompletableFuture—两任务组合—一个完成(Either)
- CompletableFuture—多任务组合
- 参考
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，也会导致资源耗尽
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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。极大可能导致服务器资源耗尽。
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我们以后在业务代码里面，方式123，这三种启动线程的方式都不用。可能会导致资源耗尽【应该将所有的多线程异步任务都交给线程池执行】
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方式 4：通过如下两种方式初始化线程池（当前系统中线程池最好只有一两个，每个异步任务，提交给线程池让他自己去执行就行）
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1、Executors.newFiexedThreadPool(3);
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2、new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, TimeUnit unit, workQueue, threadFactory, handler);
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开发中为什么使用线程池
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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
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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
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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，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { System.out.println("main....start...."); /** * 1）、继承Thread * Thread01 thread = new Thread01(); * thread.start();//启动线程 * * 2）、实现Runnable接口 * Runable01 runable01 = new Runable01(); * new Thread(runable01).start(); * 3）、实现Callable接口 + FutureTask （可以拿到返回结果，可以处理异常） * FutureTaskfutureTask = new FutureTask<>(new Callable01()); * new Thread(futureTask).start(); * //阻塞等待整个线程执行完成，获取返回结果 * Integer integer = futureTask.get(); * 4）、线程池[ExecutorService] * 给线程池直接提交任务。 * service.execute(new Runable01()); * 创建： * 1）、Executors * 2）、new ThreadPoolExecutor * * Future:可以获取到异步结果 * * 区别; * 1、2不能得到返回值。3可以获取返回值 * 1、2、3都不能控制资源 * 4可以控制资源，性能稳定。 */ // new Thread(()-> System.out.println("hello")).start(); //我们以后再业务代码里面，以上三种启动线程的方式都不用。可能会导致资源耗尽【应该将所有的多线程异步任务都交给线程池执行】 // executor.execute(new Runable01()); // Future submit = executor.submit(new Thread01()); // Object o = submit.get(); // System.out.println(o); //当前系统中线程池最好只有一两个，每个异步任务，提交给线程池让他自己去执行就行 /** * 七大参数 * corePoolSize：核心线程数[一直存在除非设置allowCoreThreadTimeOut]; 线程池创建好以后就会准备就绪这些数量的线程，它们等待接受异步任务去执行。 * 5个 Thread thread = new Thread(); thread.start(); * maximumPoolSize:[200] 最大线程数量; 控制资源 * keepAliveTime:存活时间。如果当前的线程池中的线程数量大于core线程数量。 * 并且只要线程空闲时间大于指定的keepAliveTime，也就是线程在最大多长时间没有接到新任务 * 就会释放(maximumPoolSize-corePoolSize)数量空闲的线程，最终线程池维持在 corePoolSize大小 * * unit:时间单位 * BlockingQueueworkQueue:阻塞队列。如果任务有很多，就会将目前多的任务放在队列里面。 * 只要有线程空闲，就会去队列里面取出新的任务继续执行。 * threadFactory:线程的创建工厂。 * RejectedExecutionHandler handler:如果队列满了，按照我们指定的拒绝策略拒绝执行任务 * * * * 工作顺序: * 1)、线程池创建，准备好core数量的核心线程，准备接受任务 * 1.1、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 * 1.2、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 * 1.3、max满了就用RejectedExecutionHandler拒绝任务 * 1.4、max都执行完成，有很多空闲.在指定的时间keepAliveTime以后，释放max-core这些线程 * * new LinkedBlockingDeque<>()：默认是Integer的最大值。内存不够 * * 一个线程池 core 7； max 20 ，queue：50，100并发进来怎么分配的； * 7个会立即得到执行，50个会进入队列，再开13个进行执行。剩下的30个就使用拒绝策略。 * 如果不想抛弃还要执行。CallerRunsPolicy； * */ ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(5, 200, 10, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(100000), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); // Executors.newCachedThreadPool() core是0，所有都可回收 // Executors.newFixedThreadPool() 固定大小，core=max；都不可回收 // Executors.newScheduledThreadPool() 定时任务的线程池 // Executors.newSingleThreadExecutor() 单线程的线程池，后台从队列里面获取任务，挨个执行 // System.out.println("main....end...."); }线程池七大参数
corePoolSize：
- the number of threads to keep in the pool, even if they are idle, unless allowCoreThreadTimeOut is set
- 核心线程数[一直存在除非设置allowCoreThreadTimeOut];
- 线程池创建好以后就会将这些数量的线程准备就绪，它们等待接受异步任务去执行。
maximumPoolSize：
- the maximum number of threads to allow in the pool
- 最大线程数量;
- 可以控制资源
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.
- 存活时间。
- 如果当前的线程池中的线程数量大于core线程数量。
- 并且只要这些多余的空闲线程空闲时间大于指定的keepAliveTime，也就是线程在最大多长时间没有接到新任务
- 就会释放(maximumPoolSize-corePoolSize)数量空闲的线程，最终使得线程池维持在 corePoolSize 大小
unit：
- the time unit for the keepAliveTime argument
- 时间单位
workQueue（阻塞队列）
- the queue to use for holding tasks before they are executed. This queue will hold only the Runnable tasks submitted by the execute method.
- 如果任务有很多，就会将目前多的任务放在队列里面。
- 队列用来存储等待执行的任务，只要有线程空闲，就会去队列里面取出新的任务继续执行。
threadFactory：
- the factory to use when the executor creates a new thread
- 线程的创建工厂。
handler：（RejectedExecutionHandler）
- the handler to use when execution is blocked because the thread bounds and queue capacities are reached
- 如果队列满了，按照我们指定的拒绝策略拒绝执行任务：
- AbortPolicy【默认】：直接拒绝策略，也就是不会执行任务，直接抛出RejectedExecutionException，这是默认的拒绝策略。
- DiscardPolicy：抛弃策略，也就是直接忽略提交的任务（通俗来说就是空实现）。
- DiscardOldestPolicy：抛弃最老任务策略，也就是通过poll()方法取出任务队列队头的任务抛弃，然后执行当前提交的任务。
- CallerRunsPolicy：调用者执行策略，也就是当前调用Executor#execute()的线程直接调用任务Runnable.run()，一般不希望任务丢失会选用这种策略，但从实际角度来看，原来的异步调用意图会退化为同步调用。
线程池工作原理
文字描述：
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在创建了线程池后，开始等待请求。
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当调用execute()方法添加一个请求任务时，线程池会做出如下判断：
- 如果正在运行的线程数量小于corePoolSize，那么马上创建核心线程运行这个任务；
- 如果正在运行的线程数量大于或等于corePoolSize，那么将这个任务放入队列；
- 如果这个时候队列满了且正在运行的线程数量还小于maximumPoolSize，那么还是要创建非核心线程立刻运行这个任务；
- 如果队列满了且正在运行的线程数量大于或等于maximumPoolSize，那么线程池会启动饱和拒绝策略来执行。
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当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
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当一个线程无事可做超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程会判断：
- 如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉。
- 所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到corePoolSize的大小。
常见的 4 种线程池
点进源码可以去看一看： Executors.newCachedThreadPool() core是0，所有都可回收 Executors.newFixedThreadPool() 固定大小，core=max；都不可回收 Executors.newScheduledThreadPool() 定时任务的线程池 Executors.newSingleThreadExecutor() 单线程的线程池，后台从队列里面获取任务，挨个执行生产中如何使用线程池？
在工作中 单一的/固定数的/可变的 三种创建线程池的方法哪个用的多？
答案是一个都不用，我们工作中只能使用自定义的
Executors中JDK已经给你提供了，为什么不用？
一般不要把最大线程数写死：
final int availableProcessors = Runtime.getRuntime().availableProcessors(); int maximumPoolSize = availableProcessors + 1; ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor( 2, maximumPoolSize, 200L, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(3), Executors.defaultThreadFactory(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() // new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() );CompletableFuture 异步编排—简介
业务场景
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。
业务场景： 查询商品详情页的逻辑比较复杂（第4/5/6步需要获取到第1步的数据才能去查询），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，需要以上标注的时间之和才能完成，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（某个最大耗时） 即可完成响应。
简介
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Future 是 Java 5 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，直到计算完成返回结果，你也可以使用cancel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。
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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。
CompletableFuture—创建(run/supply)
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runXxxx 都是没有返回结果的，supplyXxx 都是可以获取返回结果的
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可以传入自定义的线程池，否则就用默认的线程池；
CompletableFuture—计算完成(whenComplete)
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whenComplete 可以处理正常和异常的计算结果，exceptionally 处理异常情况。
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whenComplete 和 whenCompleteAsync 的区别：
- whenComplete：是执行当前任务的线程(创建该CompletableFuture的线程)继续执行 whenComplete的任务。
- whenCompleteAsync：是把 whenCompleteAsync 这个任务继续提交给线程池来执行。
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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）
CompletableFuture<Integer> 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,excption)->{ //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:"+excption); }).exceptionally(throwable -> { //可以感知异常，同时返回默认值 return 10; });public static void main(String[] args) throws Exception { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\tfuture"); return 1024; }); completableFuture .whenComplete((t, u) -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\twhenComplete"); }) .exceptionally(f -> { return 4444; }).get(); Thread.sleep(3000); System.out.println(Thread.currentThread().getName()); new Thread(() -> { CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\tfuture"); return 1024; }); try { future .whenComplete((t, u) -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\twhenComplete"); }) .exceptionally(f -> { return 4444; }).get(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }, "线程a").start(); // Thread.sleep(3000); System.out.println(Thread.currentThread().getName()); new Thread(() -> { CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\tfuture"); return 1024; }); try { future .whenCompleteAsync((t, u) -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\twhenCompleteAsync"); }) .exceptionally(f -> { return 4444; }).get(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }, "线程b").start(); }CompletableFuture—处理(handle)
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。
/** * 方法执行完成后的处理【无论成功完成还是失败完成】 */ CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getId()); int i = 10 / 4; i = i / 0; System.out.println("运行结果：" + i); return i; }, executor) .handle( (res, thr) -> { if (res != null) { return res * 2; } if (thr != null) { return 0; } return 0; } ); // R apply(T t, U u); System.out.println(future.get()); Thread.sleep(50000); if(1==1) throw new RuntimeException();CompletableFuture—线程串行化方法
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带有 Async 默认是异步执行的。同之前。
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thenRun方法：【不接收，不返回】只要上面的任务执行完成，就开始执行thenRun。 -
thenAccept方法：【只接收，无返回】能接收消费上一步处理的结果，无返回结果。 -
thenApply方法：【既接收，又返回】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，并且当前任务也有返回值可以传递给下一个异步任务。
/** * 线程串行化 * 1）、thenRun：不能获取到上一步的执行结果，无返回值 * .thenRunAsync(() -> { * System.out.println("任务2启动了..."); * }, executor); * 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 / 4; 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); future.get() //阻塞方法CompletableFuture—两任务组合—都要完成（Both/Combine）
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两个任务必须都完成，触发该任务。
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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
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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。
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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。
/** * 两个都完成 */ CompletableFuture<Object> future01 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("任务1线程：" + Thread.currentThread().getId()); int i = 10 / 4; System.out.println("任务1结束："); return i; }, executor); CompletableFuture<Object> future02 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("任务2线程：" + Thread.currentThread().getId()); try { Thread.sleep(3000); System.out.println("任务2结束："); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "Hello"; }, executor); // future01.runAfterBothAsync(future02, () -> { // System.out.println("任务3开始...runAfterBothAsync"); // }, executor); // // future01.thenAcceptBothAsync(future02, (f1, f2) -> { // System.out.println("任务3开始...之前的结果thenAcceptBothAsync：" + f1 + "--》" + f2); // }, executor); CompletableFuture<String> future = future01.thenCombineAsync(future02, (f1, f2) -> { return f1 + " ：" + f2 + " -> Haha thenCombineAsync"; }, executor); System.out.println(future.get());CompletableFuture—两任务组合—一个完成(Either)
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当两个任务中，任意一个 future 任务完成的时候，执行任务。
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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。
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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。
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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。
/** * 两个任务，只要有一个完成，我们就执行任务3 * runAfterEitherAsync：不感知结果，自己没有返回值 * acceptEitherAsync：感知结果，自己没有返回值 * applyToEitherAsync：感知结果，自己有返回值 */ // future01.runAfterEitherAsync(future02, () -> { // System.out.println("任务3开始...没有之前的结果"); // }, executor); // future01.acceptEitherAsync(future02, (res) -> { // System.out.println("任务3开始...之前的结果：" + res); // }, executor); CompletableFuture<String> future = future01.applyToEitherAsync(future02, res -> { System.out.println("任务3开始...之前的结果：" + res); return res.toString() + "->哈哈"; }, executor); System.out.println(future.get());CompletableFuture—多任务组合
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allOf：等待所有任务完成
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anyOf：只要有一个任务完成
CompletableFuture<String> futureImg = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println("查询商品的图片信息" + Thread.currentThread().getName()); return "hello.jpg"; }, executor); CompletableFuture<String> futureAttr = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("查询商品的属性"); return "黑色+256G"; }, executor); CompletableFuture<String> futureDesc = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try { Thread.sleep(3000); System.out.println("查询商品介绍"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "华为"; }, executor); CompletableFuture<Void> allOf = CompletableFuture.allOf(futureImg, futureAttr, futureDesc); allOf.get();//等待所有结果完成 System.out.println("main....end...."); System.out.println(futureImg.get() + "=>" + futureAttr.get() + "=>" + futureDesc.get()); //直接拿来future的结果来用 // CompletableFuture // anyOf.get();//等待任意一个结果完成 // System.out.println("main....end...."); // System.out.println(anyOf.get());参考
雷丰阳: Java项目《谷粒商城》Java架构师 | 微服务 | 大型电商项目.
Throwable: 硬核干货：4W字从源码上分析JUC线程池ThreadPoolExecutor的实现原理.
话唠扇贝: 线程池 ThreadPoolExecutor 详解.
本文完，感谢您的关注支持！
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- 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_44018671/article/details/124768817