Java教程——线程池和future

Future 详解

1. Future 是什么？

Future 是 Java 中的一个接口（java.util.concurrent.Future），代表异步计算的未来结果。它允许你：

• 提交任务后立即返回
• 在需要时检查任务是否完成
• 获取任务结果（完成后）
• 取消任务

2. 怎么使用 Future？

通过线程池提交任务：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);// 提交 Callable 任务（有返回值）
Future<String> future = executor.submit(() -> {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);return "任务完成";
});// 其他操作...
String result = future.get(); // 阻塞直到结果就绪

3. Future 的作用

• 异步解耦：主线程不阻塞等待
• 结果获取：在需要时通过 get() 取结果
• 任务控制：支持取消和超时

4. Future 和异步的联系

Future 是 Java 中实现异步编程的核心工具：

• 提交任务即异步执行
• Future 对象作为"凭证"，后续凭此获取结果
• 典型工作流：

5. 异步 vs 并发

异步	并发
非阻塞调用	多个任务同时推进
关注单任务的非阻塞性	关注多任务管理
Future 是异步工具	线程/线程池是并发基础
例：网络IO不阻塞主线程	例：同时处理100个请求

6. Future 和线程的关系

• 依赖关系：Future 需要线程池执行任务
• 结果载体：线程池返回 Future 作为结果容器
• 控制中介：通过 Future 控制任务状态（如取消）

7. 复杂任务处理：Future 组合案例

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);// 步骤1：获取用户数据（耗时2秒）
Future<String> userFuture = executor.submit(() -> {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);return "用户数据";
});// 步骤2：获取订单数据（依赖用户数据）
Future<String> orderFuture = executor.submit(() -> {String user = userFuture.get(); // 阻塞等待前置任务return user + " + 订单数据";
});// 步骤3：获取推荐数据（独立任务）
Future<String> recommendFuture = executor.submit(() -> {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);return "推荐数据";
});// 组合最终结果
String result = orderFuture.get() + " | " + recommendFuture.get();
System.out.println("最终结果: " + result); // 用户数据 + 订单数据 | 推荐数据executor.shutdown();

代码解析：

1. 线程池管理：使用 3 线程池处理并发
2. 任务依赖：
   • orderFuture 依赖 userFuture.get() 阻塞等待
   • recommendFuture 独立执行
3. 结果合并：
4. 总耗时 ≈ 最大路径：
   • 路径A→B：2秒
   • 路径C：1秒
   • 最终耗时 ≈ 2秒（非3秒）

执行流程：

timelinetitle 任务时间轴（单位：秒）section 线程1用户任务 ： 0 - 2订单任务 ： 2 - 2（瞬时完成）section 线程2空闲 ： 0 - 1订单等待 ： 1 - 2section 线程3推荐任务 ： 0 - 1

关键点：Future 适合简单依赖，对于复杂依赖链建议使用 CompletableFuture（支持回调、链式操作）

总结

• Future 本质：异步任务的结果容器
• 核心价值：分离任务提交与结果获取
• 适用场景：IO密集型任务、并行计算、服务组合
• 进阶建议：Java 8+ 使用 CompletableFuture 增强异步编程能力

线程池深度解析

一、线程池是什么？

线程池（Thread Pool）是一种线程管理机制，它预先创建一组可复用的线程，通过任务队列管理待执行任务。其核心组件包括：

二、线程池的作用

作用维度	具体说明	优势对比
资源复用	避免频繁创建/销毁线程	创建线程成本：约1ms/次 vs 复用成本：≈0
流量控制	通过队列缓冲突发请求	避免服务器过载崩溃
性能提升	减少线程切换开销	实测：线程复用比新建快5-10倍
统一管理	提供状态监控/任务取消	比单个线程更易监控控制

三、线程池 vs 线程的关系

维度	线程池	独立线程
本质	线程资源管理器	执行的最小单位
生命周期	长期驻留（可复用）	执行完立即销毁
关系比喻	企业的人力资源部	具体干活的员工
创建成本	一次性创建多次使用	每次任务都新建
使用场景	高并发任务（1000+）	简单单次任务

四、线程池核心参数

Java中创建线程池的完整参数：

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,    // 常驻核心线程数int maximumPoolSize, // 最大线程数long keepAliveTime,  // 空闲线程存活时间TimeUnit unit,       // 时间单位BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务队列ThreadFactory threadFactory,       // 线程创建工厂RejectedExecutionHandler handler   // 拒绝策略
)

五、线程池执行流程

六、四种拒绝策略对比

策略类型	触发条件	处理方式	适用场景
AbortPolicy	队列和线程池全满	抛出RejectedException	严格要求不丢任务
CallerRunsPolicy	同上	回退给提交者线程执行	核心业务场景
DiscardPolicy	同上	静默丢弃新任务	日志采集等非关键任务
DiscardOldestPolicy	同上	丢弃队首任务并重试	实时性要求高场景

七、线程池使用黄金法则

1. 严禁使用Executors快捷方法

   • 问题：newFixedThreadPool使用无界队列 → 可能导致OOM
   • 正确：手动创建ThreadPoolExecutor

2. 合理设置队列容量

   • 计算型任务：队列长度设为 2×核心线程数
   • IO密集型：可设置稍大（但需监控队列堆积）

3. 监控关键指标

   // 重要监控指标
   executor.getActiveCount();    // 活跃线程数
   executor.getQueue().size();   // 队列积压量
   executor.getCompletedTaskCount(); // 完成数量
   

4. 线程池关闭姿势

   executor.shutdown(); // 平缓关闭
   if(!executor.awaitTermination(60, SECONDS)) {executor.shutdownNow(); // 强制关闭
   }
   

八、实际应用场景

1. Web服务器：Tomcat线程池（maxThreads=200 + acceptCount=100）
2. 大数据处理：Spark任务调度池
3. 金融交易：独立线程池处理不同优先级订单
4. 微服务架构：Hystrix线程池隔离不同服务调用

通过合理使用线程池，某电商系统性能对比：

指标	未用线程池	优化后线程池	提升
QPS	1200	5600	367%
CPU波动	20%-95%	65%-75%	更平稳
响应时间	300±250ms	50±15ms	降83%

CompletableFuture 深度指南