JUC（3）：线程池+函数式接口+流式计算+ForkJoin+异步回调

11. 线程池（重点）

线程池：三大方法、7大参数、4种拒绝策略

池化技术

程序的运行，本质：占用系统的资源！ 优化资源的使用！=>池化技术
线程池、连接池、内存池、对象池///.....  创建、销毁。十分浪费资源
池化技术：事先准备好一些资源，有人要用，就来我这里拿，用完之后还给我

线程池的好处：

• 降低资源的消耗
• 提高响应速度
• 方便管理

线程复用、可以控制最大并发数、管理线程

(1) 线程池：三大方法

//创建一个固定大小的线程池
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }
//可伸缩的，遇强则强，遇弱则弱
    public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
        return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
                                      60L, TimeUnit.SECONDS,
                                      new SynchronousQueue<Runnable>());
    }
//单个线程
    public static ExecutorService newSingleThreadExecutor(ThreadFactory threadFactory) {
        return new FinalizableDelegatedExecutorService
            (new ThreadPoolExecutor(1, 1,
                                    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                    new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
                                    threadFactory));
    }

三大方法的本质是ThreadPoolExecutor

(2) 线程池：7大参数

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,//核心线程池大小
                              int maximumPoolSize,//最大线程池大小 几核写几
                              long keepAliveTime,//超时没人调用就会释放
                              TimeUnit unit,//超时单位
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,//阻塞队列
                              ThreadFactory threadFactory,//线程工厂，创建线程的，一般不动
                              RejectedExecutionHandler handler//拒绝策略) {
        if (corePoolSize < 0 ||
            maximumPoolSize <= 0 ||
            maximumPoolSize < corePoolSize ||
            keepAliveTime < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
            throw new NullPointerException();
        this.corePoolSize = corePoolSize;
        this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
        this.workQueue = workQueue;
        this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
        this.threadFactory = threadFactory;
        this.handler = handler;
    }

// Executors 工具类、3大方法

/**
四种拒绝策略：
 * new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // （默认）银行满了，还有人进来，不处理这个人的，抛出异常
 * new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里！main线程执行
 * new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //队列满了，丢掉任务，不会抛出异常！
 * new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //队列满了，尝试去和最早的竞争，也不会抛出异常！
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 自定义线程池！工作 ThreadPoolExecutor

        // 最大线程到底该如何定义
        // 1、CPU 密集型，几核，就是几，可以保持CPu的效率最高！
        // 2、IO  密集型   > 判断你程序中十分耗IO的线程，
        // 程序   15个大型任务  io十分占用资源！

        // 获取CPU的核数
        System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

        List  list = new ArrayList();
        ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
                2,//核心大小，2个柜台
                Runtime.getRuntime().availableProcessors(),//最多5个柜台
                3,//三秒钟没人使用新开辟的，自动关闭
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingDeque<>(3),//候客区
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());  //队列满了，尝试去和最早的竞争，也不会抛出异常！
        try {
            // 最大承载：Deque + max
            // 超过 RejectedExecutionException
            for (int i = 1; i <= 9; i++) {
                // 使用了线程池之后，使用线程池来创建线程
                threadPool.execute(()->{
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");
                });
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 线程池用完，程序结束，关闭线程池
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}

(3) 4种拒绝策略

• new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 银行满了，还有人进来，不处理这个人的，抛出异 常
• new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 哪来的去哪里！
• new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy() //队列满了，丢掉任务，不会抛出异常！
• new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy() //队列满了，尝试去和早的竞争，也不会 抛出异常！ 

小结和拓展

池的最大的大小如何去设置！
了解：IO密集型，CPU密集型：（调优）

最大线程到底该如何定义       

• CPU 密集型，几核，就是几，可以保持CPu的效率高！int maximumPoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors()
• IO  密集型   > 判断你程序中十分耗IO的线程，2倍也可        

12. 四大函数式接口（必须掌握）

新时代的程序员：lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算

函数式接口：只有一个方法的接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

有很多Function Interface, 简化编程模型。

例如foreach(消费者类的函数式接口)

/**
 * Function 函数型接口, 有一个输入参数，有一个输出
 * 只要是 函数型接口 可以 用 lambda表达式简化
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //
//        Function<String,String> function = new Function<String,String>() {
//            @Override
//            public String apply(String str) {
//                return str;
//            }
//        };

        Function<String,String> function = str->{return str;};

        System.out.println(function.apply("asd"));
    }
}

断定型接口：

有一个输入参数，返回值只能是布尔值！

/**
 * 断定型接口：有一个输入参数，返回值只能是 布尔值！
 */
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 判断字符串是否为空
//        Predicate<String> predicate = new Predicate<String>(){
            @Override
            public boolean test(String str) {
                return str.isEmpty();
            }
        };

        Predicate<String> predicate = (str)->{return str.isEmpty(); };
        System.out.println(predicate.test(""));

    }
}

Consumer消费型接口

/**
 * Consumer 消费型接口: 只有输入，没有返回值
 */
public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
//        Consumer<String> consumer = new Consumer<String>() {
//            @Override
//            public void accept(String str) {
//                System.out.println(str);
//            }
//        };
        Consumer<String> consumer = (str)->{System.out.println(str);};
        consumer.accept("sdadasd");

    }
}

Supplier 供给型接口

/**
 * Supplier 供给型接口 没有参数，只有返回值
 */
public class Demo04 {
    public static void main(String[] args) {
//        Supplier supplier = new Supplier<Integer>() {
//            @Override
//            public Integer get() {
//                System.out.println("get()");
//                return 1024;
//            }
//        };

        Supplier supplier = ()->{ return 1024; };
        System.out.println(supplier.get());
    }
}

13. Stream流式计算

什么是Stream流式计算:

大数据：存储 + 计算

集合、MySQL 本质就是存储东西的；计算都应该交给流来操作！

/**
 * 题目要求：一分钟内完成此题，只能用一行代码实现！
 * 现在有5个用户！筛选：
 * 1、ID 必须是偶数
 * 2、年龄必须大于23岁
 * 3、用户名转为大写字母
 * 4、用户名字母倒着排序
 * 5、只输出一个用户！
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        User u1 = new User(1,"a",21);
        User u2 = new User(2,"b",22);
        User u3 = new User(3,"c",23);
        User u4 = new User(4,"d",24);
        User u5 = new User(6,"e",25);
        // 集合就是存储
        List<User> list = Arrays.asList(u1, u2, u3, u4, u5);

        // 计算交给Stream流
        // lambda表达式、链式编程、函数式接口、Stream流式计算
        list.stream()//list转换成流，stream的泛型就是user
                .filter(u->{return u.getId()%2==0;})//id全是偶数；predicate，断定型接口
                .filter(u->{return u.getAge()>23;})
                .map(u->{return u.getName().toUpperCase();})//u是形式参数，代表用户名字
                .sorted((uu1,uu2)->{return uu2.compareTo(uu1);})//uu1表示用户名，因为map哪里已经转换成name了
                .limit(1)
                .forEach(System.out::println);
    }
}

14. ForkJoin(分支合并)

什么是ForkJoin：

ForkJoin 在 JDK 1.7 ， 并行执行任务！提高效率。大数据量！ 大数据：Map Reduce （把大任务拆分为小任务）

ForkJoin特点：工作窃取

这个里面维护的都是双端队列（两端都能取）

forkjoin的api：

在ForkJoinPool中运行的任务的抽象基类。ForkJoinTask是一个类似线程的实体，它比普通线程轻得多。大量的任务和子任务可能由ForkJoinPool中的少量实际线程托管，代价是有些使用限制。

/**
 * 求和计算的任务！
 * 3000   6000（ForkJoin）  9000（Stream并行流）
 * // 如何使用 forkjoin
 * // 1、forkjoinPool 通过它来执行
 * // 2、计算任务 forkjoinPool.execute(ForkJoinTask task)
 * // 3. 计算类要继承 ForkJoinTask
 */
public class ForkJoinDemo extends RecursiveTask<Long> {

    private Long start;  // 1
    private Long end;    // 1990900000   

    // 临界值
    private Long temp = 10000L;//大于10000用forkjoin计算

    public ForkJoinDemo(Long start, Long end) {
        this.start = start;
        this.end = end;
    }
    // 计算方法
    @Override
    protected Long compute() {
        if ((end-start)<temp){
            Long sum = 0L;
            for (Long i = start; i <= end; i++) {
                sum += i;
            }
            return sum;
        }else { // forkjoin 递归
            long middle = (start + end) / 2; // 中间值
            ForkJoinDemo task1 = new ForkJoinDemo(start, middle);
            task1.fork(); // 拆分任务，把任务压入线程队列
            ForkJoinDemo task2 = new ForkJoinDemo(middle+1, end);
            task2.fork(); // 拆分任务，把任务压入线程队列

            return task1.join() + task2.join();
        }
    }
}

测试

/**
 * 同一个任务，别人效率高你几十倍！
 */
public class Test {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // test1(); // 12224
        // test2(); // 10038
        // test3(); // 153
    }

    // 普通程序员
    public static void test1(){
        Long sum = 0L;
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (Long i = 1L; i <= 10_0000_0000; i++) {
            sum += i;
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+sum+" 时间："+(end-start));
    }

    // 会使用ForkJoin 中级程序员
    public static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        long start = System.currentTimeMillis();

        ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool();
        ForkJoinTask<Long> task = new ForkJoinDemo(0L, 10_0000_0000L);
        ForkJoinTask<Long> submit = forkJoinPool.submit(task);// 提交任务
        Long sum = submit.get();

        long end = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("sum="+sum+" 时间："+(end-start));
    }
    //牛逼程序员
    public static void test3(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        // Stream并行流 ()range  (]rangeClosed
        long sum = LongStream.rangeClosed(0L, 10_0000_0000L).parallel().reduce(0, Long::sum);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("sum="+"时间："+(end-start));
    }
}

15. 异步回调

Future 设计的初衷： 对将来的某个事件的结果进行建模

/**
 * 异步调用： CompletableFuture
 * // 异步执行
 * // 成功回调
 * // 失败回调
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 没有返回值的 runAsync 异步回调
//        CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.runAsync(()->{
//            try {
//                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
//            } catch (InterruptedException e) {
//                e.printStackTrace();
//            }
//            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"runAsync=>Void");
//        });
//
//        System.out.println("1111");
//
//        completableFuture.get(); // 获取阻塞执行结果

        // 有返回值的 supplyAsync 异步回调
        // ajax，成功和失败的回调
        // 返回的是错误信息；
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"supplyAsync=>Integer");
            int i = 10/0;
            return 1024;
        });

        System.out.println(completableFuture.whenComplete((t, u) -> {
            System.out.println("t=>" + t); // 正常的返回结果
            System.out.println("u=>" + u); // 错误信息：java.util.concurrent.CompletionException: java.lang.ArithmeticException: / by zero
        }).exceptionally((e) -> {
            System.out.println(e.getMessage());
            return 233; // 可以获取到错误的返回结果
        }).get());

        /**
         * succee Code 200
         * error Code 404 500
         */
    }
}

所谓异步请求，就是main在执行的时候，派出别的线程异步执行，正常多线程没有返回值，但使用异步回调，可以自定义设置返回值，然后通过get把值取回来。

https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/50896505?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-7.control&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-7.control

Future<V>接口

Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果。计算完成后只能使用 get 方法来获取结果，如有必要，计算完成前可以阻塞此方法。取消则由 cancel 方法来执行。还提供了其他方法，以确定任务是正常完成还是被取消了。一旦计算完成，就不能再取消计算。如果为了可取消性而使用 Future 但又不提供可用的结果，则可以声明 Future<?> 形式类型、并返回 null 作为底层任务的结果。

Future<V>接口是用来获取异步计算结果的，说白了就是对具体的Runnable或者Callable对象任务执行的结果进行获取(get()),取消(cancel()),判断是否完成等操作。我们看看Future接口的源码：

public interface Future<V> {
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    boolean isCancelled();
    boolean isDone();
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

方法解析：

V get() ：获取异步执行的结果，如果没有结果可用，此方法会阻塞直到异步计算完成。

V get(Long timeout , TimeUnit unit) ：获取异步执行结果，如果没有结果可用，此方法会阻塞，但是会有时间限制，如果阻塞时间超过设定的timeout时间，该方法将抛出异常。

boolean isDone() ：如果任务执行结束，无论是正常结束或是中途取消还是发生异常，都返回true。

boolean isCanceller() ：如果任务完成前被取消，则返回true。

boolean cancel(boolean mayInterruptRunning) ：如果任务还没开始，执行cancel(...)方法将返回false；如果任务已经启动，执行cancel(true)方法将以中断执行此任务线程的方式来试图停止任务，如果停止成功，返回true；当任务已经启动，执行cancel(false)方法将不会对正在执行的任务线程产生影响(让线程正常执行到完成)，此时返回false；当任务已经完成，执行cancel(...)方法将返回false。mayInterruptRunning参数表示是否中断执行中的线程。

通过方法分析我们也知道实际上Future提供了3种功能：（1）能够中断执行中的任务（2）判断任务是否执行完成（3）获取任务执行完成后额结果。

但是我们必须明白Future只是一个接口，我们无法直接创建对象，因此就需要其实现类FutureTask登场啦。

FutureTask类

我们先来看看FutureTask的实现

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
   
   

FutureTask类实现了RunnableFuture接口，我们看一下RunnableFuture接口的实现：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    void run();
}

分析：FutureTask除了实现了Future接口外还实现了Runnable接口，因此FutureTask也可以直接提交给Executor执行。 当然也可以调用线程直接执行（FutureTask.run()）。