好的，各位观众老爷们，欢迎来到今天的并发工具类专场！今天我们要聊的是Java并发编程中一对形影不离的好基友：ExecutorService和Future。别看名字挺唬人，其实用起来嘛，只要掌握了精髓，那也是相当滴丝滑。准备好了吗？老司机要开车咯！ 🚗💨
一、并发编程：一条不归路？
首先，咱们得聊聊并发编程这事儿。为啥要搞并发？很简单，为了更快！想象一下，你吭哧吭哧地用单线程处理一个庞大的任务，那感觉就像蜗牛爬珠穆朗玛峰，慢到让你怀疑人生。
但是，并发编程也不是那么容易驾驭的。它就像一匹野马，跑得快是快，但一不小心就会把你甩下马背，让你摔个狗啃泥。什么线程安全问题、死锁、活锁、饥饿……这些概念就像一群恶魔，随时准备跳出来给你捣乱。😈
所以，我们需要一些趁手的兵器来驯服这匹野马。ExecutorService和Future就是其中两把非常重要的利剑。
二、ExecutorService：线程池大管家
ExecutorService，顾名思义，是一个执行服务的接口。它本质上就是一个线程池管理器，负责管理线程的生命周期，以及提交给它的任务。
想象一下，你开了一家餐馆，需要很多服务员来招待客人。如果每次来一个客人就招一个服务员，客人走了就把服务员辞退，那效率得多低啊！而且，频繁地创建和销毁线程也是非常消耗资源的。
这时候，ExecutorService就派上用场了。它可以预先创建好一批线程，放在线程池里，就像餐馆里常驻的服务员一样。当有任务（客人）来的时候，就从线程池里取一个线程（服务员）来处理任务。任务处理完后，线程不会被销毁，而是回到线程池里等待下一个任务。
这样一来，既提高了效率，又节省了资源，简直完美！👏
1. ExecutorService的常用方法：
| 方法名 | 功能描述 |
|---|---|
execute(Runnable command) |
提交一个Runnable任务给线程池执行。Runnable没有返回值。 |
submit(Callable task) |
提交一个Callable任务给线程池执行。Callable可以有返回值，并且可以抛出异常。返回一个Future对象，可以用来获取任务的执行结果。 |
submit(Runnable task, T result) |
提交一个Runnable任务给线程池执行，并返回一个Future对象，该Future对象在任务完成后会返回指定的result。 |
invokeAll(Collection<? extends Callable<T>> tasks) |
提交一组Callable任务给线程池执行，并返回一个Future对象的列表，每个Future对象对应一个任务的执行结果。 |
invokeAny(Collection<? extends Callable<T>> tasks) |
提交一组Callable任务给线程池执行，只要有一个任务执行成功，就返回该任务的执行结果，并取消其他任务的执行。 |
shutdown() |
停止接受新的任务，但会继续执行已经提交的任务。 |
shutdownNow() |
尝试停止所有正在执行的任务，并停止接受新的任务。返回一个List，包含所有尚未开始执行的任务。 |
isShutdown() |
判断线程池是否已经关闭。 |
isTerminated() |
判断线程池是否已经完全终止。只有在shutdown()或shutdownNow()方法调用后，并且所有任务都执行完毕，才会返回true。 |
awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) |
阻塞当前线程，直到线程池中的所有任务都执行完毕，或者超时。 |
2. 几种常见的线程池：
Java提供了几种预定义的线程池，可以直接拿来用，非常方便：
FixedThreadPool： 固定大小的线程池。线程数量固定，不会动态增加或减少。适合处理CPU密集型任务。CachedThreadPool： 大小不固定的线程池。线程数量可以动态增加，当线程空闲一段时间后，会被回收。适合处理IO密集型任务。SingleThreadExecutor： 只有一个线程的线程池。所有任务都会按照提交的顺序依次执行。ScheduledThreadPool： 可以执行定时任务的线程池。
3. 代码示例：
import java.util.concurrent.*;
public class ExecutorServiceDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
// 创建一个固定大小的线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 提交任务
for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int taskNum = i;
Future<String> future = executor.submit(() -> {
System.out.println("Task " + taskNum + " is running in thread: " + Thread.currentThread().getName());
Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作
return "Result of task " + taskNum;
});
// 可以选择性地获取任务的执行结果
try {
System.out.println(future.get()); // 阻塞当前线程，直到任务完成
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 关闭线程池
executor.shutdown();
// 等待所有任务执行完毕
executor.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("All tasks finished.");
}
}这段代码创建了一个大小为5的固定线程池，然后提交了10个任务。每个任务都会打印出当前线程的名称，并模拟一个耗时操作。最后，关闭线程池，并等待所有任务执行完毕。
三、Future：任务的未来，结果的希望
Future接口代表异步计算的结果。当你向ExecutorService提交一个任务时，它会返回一个Future对象。你可以通过Future对象来获取任务的执行结果，或者取消任务的执行。
Future就像一张彩票，你买了彩票，就代表你参与了一次抽奖活动。但是，你现在还不知道中奖结果，你需要等到开奖的时候才能知道。Future也是一样，你提交了一个任务，就代表你发起了一次异步计算。但是，你现在还不知道计算结果，你需要等到任务完成的时候才能知道。
1. Future的常用方法：
| 方法名 | 功能描述 |
|---|---|
get() |
阻塞当前线程，直到任务完成，并返回任务的执行结果。如果任务抛出异常，则会抛出ExecutionException。 |
get(long timeout, TimeUnit unit) |
阻塞当前线程，直到任务完成，或者超时。如果在超时时间内任务没有完成，则会抛出TimeoutException。 |
isDone() |
判断任务是否已经完成。 |
isCancelled() |
判断任务是否已经被取消。 |
cancel(boolean mayInterruptIfRunning) |
尝试取消任务的执行。如果任务已经开始执行，mayInterruptIfRunning参数指定是否中断正在执行的任务。如果任务尚未开始执行，则会直接取消任务。 |
2. 代码示例：
import java.util.concurrent.*;
public class FutureDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
// 提交一个任务，并获取Future对象
Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
System.out.println("Task is running in thread: " + Thread.currentThread().getName());
Thread.sleep(2000); // 模拟耗时操作
return 123;
});
// 在任务执行期间，可以做其他事情
System.out.println("Doing something else...");
// 获取任务的执行结果
try {
Integer result = future.get(); // 阻塞当前线程，直到任务完成
System.out.println("Result: " + result);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
executor.shutdown();
}
}这段代码提交了一个任务给线程池，并获取了Future对象。在任务执行期间，可以做其他事情。最后，通过future.get()方法获取任务的执行结果。
四、ExecutorService + Future：最佳拍档，天下无敌？
ExecutorService负责管理线程池，Future负责获取任务的执行结果。它们俩就像一对黄金搭档，可以让你轻松地实现异步并发编程。
想象一下，你要下载100个文件，如果用单线程下载，那得等到猴年马月啊！但是，如果用ExecutorService和Future，就可以同时下载多个文件，大大提高下载速度。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;
public class DownloadFiles {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); // 创建一个大小为10的线程池
List<Future<String>> futures = new ArrayList<>();
// 提交100个下载任务
for (int i = 0; i < 100; i++) {
final String url = "http://example.com/file" + i + ".txt"; // 假设有100个文件需要下载
Future<String> future = executor.submit(() -> {
System.out.println("Downloading " + url + " in thread: " + Thread.currentThread().getName());
Thread.sleep(500); // 模拟下载过程
return "Downloaded " + url;
});
futures.add(future);
}
// 获取下载结果
for (Future<String> future : futures) {
try {
System.out.println(future.get()); // 阻塞当前线程，直到下载完成
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
executor.shutdown();
executor.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
System.out.println("All files downloaded.");
}
}这段代码创建了一个大小为10的线程池，然后提交了100个下载任务。每个任务都会模拟下载一个文件，并返回下载结果。最后，获取所有下载任务的执行结果。
五、使用注意事项：小心驶得万年船！
虽然ExecutorService和Future非常强大，但是在使用的时候也需要注意一些问题：
- 线程池的大小： 线程池的大小需要根据实际情况进行调整。如果线程池太小，会导致任务排队等待，降低效率。如果线程池太大，会导致资源浪费，甚至导致系统崩溃。
- 任务的提交方式： 提交任务时，需要选择合适的提交方式。如果任务不需要返回值，可以使用
execute()方法。如果任务需要返回值，可以使用submit()方法。 - 异常处理： 在异步任务中，需要注意异常处理。如果任务抛出异常，需要及时捕获并处理，否则会导致程序崩溃。
- 线程池的关闭： 当不再需要使用线程池时，需要及时关闭线程池。否则会导致资源泄露。
六、总结：并发编程，任重道远
ExecutorService和Future是Java并发编程中非常重要的工具类。它们可以帮助你轻松地实现异步并发编程，提高程序的效率和性能。但是，并发编程也是一项非常复杂的任务，需要仔细考虑各种问题，才能写出高质量的并发程序。
希望今天的讲解能够帮助你更好地理解ExecutorService和Future，让你在并发编程的道路上走得更远！💪
最后，记住一句至理名言：并发虽好，可不要贪杯哦！🍻