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wzjs 2025/8/14 19:34:57
网站版建设,谷歌商店paypal官网,网站建设策划书范文,网站关键词布局实操目录 一，Thread 的继承结构 目录 一，Thread 的继承结构 二，Runnable 接口 三，Callable 接口 四，Future 接口 4.1 Future 讲解 4.2 批量查询用户账户余额 4.3 ScheduledFuture 异步任务调度 4.4 ScheduledFutur…

目录

        

一，Thread 的继承结构

        

目录

一，Thread 的继承结构

二，Runnable 接口

三，Callable 接口

四，Future 接口

4.1 Future 讲解

4.2 批量查询用户账户余额

4.3 ScheduledFuture 异步任务调度

4.4 ScheduledFuture 使用案例

五，系列文章推荐

        上一章节，讲到了多线程基础，以及一些常用接口的基本使用，这一章讲解多线程的相关继承结构，以及java在线程方面的一些设计。

        在使用Thread 线程的时候，我们会发现，其run方法是没有返回值的，那遇到一些需要返回的任务怎么实现。Java又提供哪些标准接口。

public class Thread implements Runnable { /** 忽略代码*/ }@FunctionalInterface
public interface Runnable {public abstract void run();
}

二，Runnable 接口

        从Thread 继承结构可以看得出来，其 Thread 的 run() 方法来自于 Runnable 接口。也就是说线程任务的业务逻辑的标准接口是 Runnable

public class RunnableExample {public static void main(String[] args) {Runnable task = () -> System.out.println("Runnable Task is running...");Thread thread = new Thread(task);thread.start();}
}
// 输出结果
// Runnable Task is running...

        继续观察 Thread 的构造器

public Thread(Runnable target) {this(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize) {this(group, target, name, stackSize, null, true);
}private Thread(ThreadGroup g, Runnable target, String name,long stackSize, AccessControlContext acc,boolean inheritThreadLocals) {/** 忽略其他代码 */this.target = target;/** 忽略其他代码 */
}

        可以发现其Thread 中的Runnable target 属性 从构造器中获取。继续观察Thread 的run()方法

@Override
public void run() {if (target != null) {target.run();}
}

        可以发现，其实 Thread 的实现是通过委托 Runnable 来实现。这样就更能很好的理解Runnable为何是运行任务逻辑的标准接口。而Thread 更为重要的是可以通过start()方法开辟一条新的线程来运行这个任务。也可以不开辟新线程，就直接委托给当前线程执行。

EmployeeThread thread1 = new EmployeeThread("张三");// 方式一，开辟一条新线程，线程名称为张三，来执行任务。thread1.start();// 方式二，将任务直接委托给当前main线程执行thread1.run();

三，Callable 接口

        Runable 接口是任务运行时业务逻辑标准入口接口。其业务逻辑代码编写在run()方法之中。但是 run()方法并没有返回值。如果遇到需要运行处理有返回值的任务。Java里面提供一个 Callable 接口。见名知意，Callable 表达实现这个接口将会拥有返回值的能力。

观察接口

package java.util.concurrent;@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {V call() throws Exception;
}

        继续回顾 Thread 构造方法，所有的Thread构造方法都不提供接收Callable。那这个Callable 怎么使用？

    public Thread() {this(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);}public Thread(Runnable target) {this(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);}Thread(Runnable target, @SuppressWarnings("removal") AccessControlContext acc) {this(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0, acc, false);}public Thread(ThreadGroup group, Runnable target) {this(group, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);}public Thread(String name) {this(null, null, name, 0);}public Thread(ThreadGroup group, String name) {this(group, null, name, 0);}public Thread(Runnable target, String name) {this(null, target, name, 0);}public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) {this(group, target, name, 0);}public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize) {this(group, target, name, stackSize, null, true);}public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name,long stackSize, boolean inheritThreadLocals) {this(group, target, name, stackSize, null, inheritThreadLocals);}

        继续观察 Callable 接口的继承结构。

        1.3 Callable 案例代码

public class CallableExample {public static void main(String[] args) {Callable<Integer> task = () -> { // 通过 lambda表达式定义一个Callable任务System.out.println("Callable Task is running...");return 42;};RunnableFuture<Integer> future = new FutureTask<>(task); // 创建一个FutureTask对象，将Callable任务包装进去Thread thread = new Thread(future);try {thread.start();Integer result = future.get(); // 阻塞等待结果System.out.println("Result: " + result);} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {e.printStackTrace();}}
}

        使用Callable，装载到 Thread 里面比Runnable多了一步，就是需要通过Future 来包装一层。而 Future 接口有一个 RunnableFuture 子类接口，RunnableFuture 还有实现父类 Runnable 接口。这样RunnableFuture就拥有Runnable和Callable 两个接口的能力，一个运行任务业务逻辑的能力，一个获取返回值的能力。然后再配合Thread 开辟一条新线程即可。

四，Future 接口

4.1 Future 讲解

  Future<V> 是 Java 并发编程中的一个接口，用于表示异步任务的结果。 当我们提交一个Callable 的任务之后，可以通过Future 的get() 获取异步任务的结果。

package java.util.concurrent;public interface Future<V> {/*** 尝试取消任务* - 任务尚未启动时，取消后任务不会运行。* - 任务已启动：*   - `mayInterruptIfRunning = true`：会尝试中断正在运行的任务线程。*   - `mayInterruptIfRunning = false`：允许任务继续执行，不能取消。* * @param mayInterruptIfRunning 是否允许中断正在运行的任务* @return `true`：任务成功取消；`false`：任务已经完成，无法取消*/boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);/*** 判断任务是否被取消* - 如果 `cancel()` 方法成功执行，则返回 `true`。* - 如果任务正常执行完成或未被取消，则返回 `false`。* * @return `true`：任务被取消；`false`：任务未被取消*/boolean isCancelled();/*** 判断任务是否已经完成（无论是正常完成、异常终止或被取消）都会返回 `true`。* - 任务仍在执行时，返回 `false`。* * @return `true`：任务完成；`false`：任务仍在执行*/boolean isDone();/*** 获取任务结果（阻塞）* - 如果任务未完成，会一直阻塞直到任务完成。* - 任务正常完成，返回计算结果。* - 任务被取消，抛出 `CancellationException`。* - 任务执行时发生异常，抛出 `ExecutionException`。* - 线程在等待时被中断，抛出 `InterruptedException`。** @return 任务的计算结果* @throws InterruptedException 线程等待过程中被中断* @throws ExecutionException 任务执行时抛出异常* @throws CancellationException 任务被取消*/V get() throws InterruptedException, ExecutionException;/*** 获取任务结果（带超时）* - 如果任务在超时时间内完成，返回结果。* - 如果超时，抛出 `TimeoutException`。* - 其他异常情况与 `get()` 方法相同。** @param timeout 等待的最大时间* @param unit 时间单位（如 `TimeUnit.SECONDS`）* @return 任务的计算结果* @throws InterruptedException 线程等待过程中被中断* @throws ExecutionException 任务执行时抛出异常* @throws CancellationException 任务被取消* @throws TimeoutException 超时时间到但任务仍未完成*/V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

4.2 批量查询用户账户余额

        假设我们有一个银行账户管理系统，需要查询多个用户的账户余额，并且这些查询操作是耗时的（模拟网络或数据库请求）。我们希望：

  • 并发执行 这些查询，提高效率。
  • 限制超时时间，防止单个查询卡住整个系统。
  • 合并结果，统一处理成功和超时的情况。
/*** @author liuwq* @time 2025/3/20* @remark*/
public class BankAccountBalanceChecker {private static final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);/*** 模拟获取银行账户余额（可能会有延迟）*/private static Double getAccountBalance(String userId) throws InterruptedException {Random random = new Random();int delay = random.nextInt(5); // 模拟不同请求时间（0~4秒）TimeUnit.SECONDS.sleep(delay);return 1000 + random.nextDouble() * 9000; // 模拟余额（$1000 - $10000）}public static void main(String[] args) {// 假设要查询的用户 ID 列表List<String> userIds = List.of("User-1001", "User-1002", "User-1003", "User-1004", "User-1005");// 记录 Future 结果Map<String, Future<Double>> futureResults = new HashMap<>();// 提交查询任务for (String userId : userIds) {Future<Double> future = executor.submit(() -> getAccountBalance(userId));futureResults.put(userId, future);}// 处理查询结果for (Map.Entry<String, Future<Double>> entry : futureResults.entrySet()) {String userId = entry.getKey();Future<Double> future = entry.getValue();try {// 设定超时时间，防止任务无限等待Double balance = future.get(3, TimeUnit.SECONDS);System.out.println("用户: " + userId + " 余额: $" + balance);} catch (TimeoutException e) {System.out.println("用户: " + userId + " 查询超时！");future.cancel(true); // 取消超时任务} catch (Exception e) {System.out.println("用户: " + userId + " 查询失败：" + e.getMessage());}}// 关闭线程池executor.shutdown();}
}

输出结果：

用户: User-1005 查询超时！
用户: User-1003 余额: $9891.340788275347
用户: User-1004 余额: $8241.616524360365
用户: User-1001 余额: $9001.709331170101
用户: User-1002 余额: $6964.019723608261

线程池用习惯了，使用原生的Thread实现代码如下：

/*** @author liuwq* @time 2025/3/20* @remark*/
public class BankAccountBalanceCheckerThread {private static final List<Thread> threads = new ArrayList<>();/*** 模拟获取银行账户余额（可能会有延迟）*/private static Double getAccountBalance(String userId) throws InterruptedException {Random random = new Random();int delay = random.nextInt(7); // 模拟不同请求时间（0~6秒）TimeUnit.SECONDS.sleep(delay);return 1000 + random.nextDouble() * 9000; // 模拟余额（$1000 - $10000）}public static void main(String[] args) {// 假设要查询的用户 ID 列表List<String> userIds = Arrays.asList("User-1001", "User-1002", "User-1003", "User-1004", "User-1005");// 记录 Future 结果Map<String, Future<Double>> futureResults = new HashMap<>();// 提交查询任务for (String userId : userIds) {RunnableFuture<Double> future = new FutureTask<Double>(() -> getAccountBalance(userId));futureResults.put(userId, future);threads.add(new Thread(future));}// 启动线程for (Thread thread : threads) thread.start();// 处理查询结果for (Map.Entry<String, Future<Double>> entry : futureResults.entrySet()) {String userId = entry.getKey();Future<Double> future = entry.getValue();try {// 设定超时时间，防止任务无限等待Double balance = future.get(1, TimeUnit.SECONDS);System.out.println("用户: " + userId + " 余额: $" + balance);} catch (TimeoutException e) {System.out.println("用户: " + userId + " 查询超时！");future.cancel(true); // 取消超时任务} catch (Exception e) {System.out.println("用户: " + userId + " 查询失败：" + e.getMessage());}}}
}

输出结果：

用户: User-1005 查询超时！
用户: User-1003 余额: $1346.73490904229
用户: User-1004 查询超时！
用户: User-1001 余额: $3315.0111402279495
用户: User-1002 查询超时！

4.3 ScheduledFuture 异步任务调度

        在Future 接口的子类下，还有一个提供定时任务的接口，就是 ScheduledFuture 接口。继承结构如下：

package java.util.concurrent;/*** 延迟执行任务：可以在指定的延迟时间后执行任务。(由Delayed接口体现)* 周期性执行任务：*     固定速率（scheduleAtFixedRate）：任务按照固定的时间间隔执行（不考虑任务执行时间）。*     固定延迟（scheduleWithFixedDelay）：任务在上一次执行完成后，等待固定时间后再执行。* 可以取消任务：通过 future.cancel(true) 取消定时任务。* @since 1.5* @author Doug Lea* @param <V> The result type returned by this Future*/
public interface ScheduledFuture<V> extends Delayed, Future<V> {
}
package java.util.concurrent;/*** @since 1.6    JDK 1.6 提供* @author Doug Lea*/
public interface RunnableScheduledFuture<V> extends RunnableFuture<V>, ScheduledFuture<V> {/*** 如果此任务是定期任务，则返回 true。定期任务可能会根据某个计划重新运行。* 非周期性任务只能运行一次。** @return {@code true} 如果此任务是定期任务，则返回： true*/boolean isPeriodic();
}

4.4 ScheduledFuture 使用案例

/*** @author liuwq* @time 2025/3/20* @remark*/
public class ScheduledFutureExample {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 创建一个调度线程池ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(2);// 创建任务：检查系统状态Runnable checkSystemStatus = () -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：系统状态正常，时间：" + System.currentTimeMillis());};// 提交任务，初始延迟 1 秒，每 2 秒执行一次ScheduledFuture<?> scheduledFuture = scheduler.scheduleAtFixedRate(checkSystemStatus, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);// 运行 10 秒后取消任务TimeUnit.SECONDS.sleep(10);scheduledFuture.cancel(true);System.out.println("任务已取消");// 关闭调度器scheduler.shutdown();}
}

输出结果：

/*** @author liuwq* @time 2025/3/20* @remark*/
public class ScheduledFutureExample {public static void getSystemResource() {OperatingSystemMXBean osBean = (OperatingSystemMXBean) ManagementFactory.getOperatingSystemMXBean();String prefixName = Thread.currentThread().getName() + "：";// 获取 CPU 占用率double cpuLoad = osBean.getSystemCpuLoad() * 100;double processCpuLoad = osBean.getProcessCpuLoad() * 100;System.out.println(prefixName + "系统 CPU 使用率: " + String.format("%.2f", cpuLoad) + "%");System.out.println(prefixName + "进程 CPU 使用率: " + String.format("%.2f", processCpuLoad) + "%");// 获取物理内存信息long totalMemory = osBean.getTotalPhysicalMemorySize() / (1024 * 1024);long freeMemory = osBean.getFreePhysicalMemorySize() / (1024 * 1024);System.out.println(prefixName + "总物理内存: " + totalMemory + " MB");System.out.println(prefixName + "空闲物理内存: " + freeMemory + " MB");// 获取 JVM 内存使用情况Runtime runtime = Runtime.getRuntime();long maxMemory = runtime.maxMemory() / (1024 * 1024);long allocatedMemory = runtime.totalMemory() / (1024 * 1024);long freeJvmMemory = runtime.freeMemory() / (1024 * 1024);System.out.println(prefixName + "JVM 最大可用内存: " + maxMemory + " MB");System.out.println(prefixName + "JVM 已分配内存: " + allocatedMemory + " MB");System.out.println(prefixName + "JVM 空闲内存: " + freeJvmMemory + " MB");}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 创建一个调度线程池ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(2);// 创建任务：检查系统状态Runnable checkSystemStatus = () -> {System.out.println("检查系统状态检查中...");getSystemResource();};// 提交任务，初始延迟 1 秒，每 2 秒执行一次ScheduledFuture<?> scheduledFuture = scheduler.scheduleAtFixedRate(checkSystemStatus, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);// 运行 10 秒后取消任务TimeUnit.SECONDS.sleep(10);scheduledFuture.cancel(true);System.out.println("任务已取消");// 关闭调度器scheduler.shutdown();}
}

输出结果：

/*** @author liuwq* @time 2025/3/20* @remark*/
public class ScheduledFutureExample {public static void getSystemResource() {OperatingSystemMXBean osBean = (OperatingSystemMXBean) ManagementFactory.getOperatingSystemMXBean();String prefixName = Thread.currentThread().getName() + "：";// 获取 CPU 占用率double cpuLoad = osBean.getSystemCpuLoad() * 100;double processCpuLoad = osBean.getProcessCpuLoad() * 100;System.out.println(prefixName + "系统 CPU 使用率: " + String.format("%.2f", cpuLoad) + "%");System.out.println(prefixName + "进程 CPU 使用率: " + String.format("%.2f", processCpuLoad) + "%");// 获取物理内存信息long totalMemory = osBean.getTotalPhysicalMemorySize() / (1024 * 1024);long freeMemory = osBean.getFreePhysicalMemorySize() / (1024 * 1024);System.out.println(prefixName + "总物理内存: " + totalMemory + " MB");System.out.println(prefixName + "空闲物理内存: " + freeMemory + " MB");// 获取 JVM 内存使用情况Runtime runtime = Runtime.getRuntime();long maxMemory = runtime.maxMemory() / (1024 * 1024);long allocatedMemory = runtime.totalMemory() / (1024 * 1024);long freeJvmMemory = runtime.freeMemory() / (1024 * 1024);System.out.println(prefixName + "JVM 最大可用内存: " + maxMemory + " MB");System.out.println(prefixName + "JVM 已分配内存: " + allocatedMemory + " MB");System.out.println(prefixName + "JVM 空闲内存: " + freeJvmMemory + " MB");}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 创建一个调度线程池ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(2);// 创建任务：检查系统状态Runnable checkSystemStatus = () -> {System.out.println("检查系统状态检查中...");getSystemResource();};// 提交任务，初始延迟 1 秒，每 2 秒执行一次ScheduledFuture<?> scheduledFuture = scheduler.scheduleAtFixedRate(checkSystemStatus, 1, 2, TimeUnit.SECONDS);// 运行 10 秒后取消任务TimeUnit.SECONDS.sleep(10);scheduledFuture.cancel(true);System.out.println("任务已取消");// 关闭调度器scheduler.shutdown();}
}

  

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