Java线程池中的任务执行结果处理

# 1. 线程池的概述

### 1.1 线程池的定义与作用
在计算机编程中，线程池是一种用来管理线程的机制。它能够对创建和回收线程进行有效的控制，提供线程的复用，避免不断创建和销毁线程的开销。线程池的作用是在程序中创建一组线程，将任务分配给这些线程并管理线程的执行。它可以提高程序的响应速度，减少线程的创建与销毁开销，提高系统的性能。

### 1.2 Java中线程池的分类及特点
在Java中，线程池由Executor框架提供，主要有以下两种类型的线程池：
- FixedThreadPool：固定大小的线程池，线程数量固定，适用于服务器端需要处理的连接数固定的场景。
- CachedThreadPool：可缓存的线程池，无固定大小，根据实际任务数进行动态调整，适用于执行时间比较短的任务，如大量的小任务。

### 1.3 使用线程池的好处
使用线程池有以下几个好处：
- 降低线程创建和销毁的开销：线程池中的线程可重复使用，避免了频繁创建和销毁线程的开销。
- 提高系统性能：线程池可以限制同时运行的线程数量，避免线程过多导致系统资源不足的问题，保证系统的稳定性和性能。
- 提高响应速度：线程池中的线程一般是预先创建好的，任务到达时可以直接分配给线程进行处理，提高了任务的响应速度。
- 提供线程管理和监控：线程池可以提供线程的生命周期管理、任务提交和执行监控等功能，方便管理和调优线程的运行。

**注意：** 使用线程池并不是在所有场景中都能得到良好的效果，需要根据具体的应用场景和需求来选择适合的线程池类型和参数配置。

# 2. 创建线程池与任务提交

在Java中，创建线程池是一种管理线程的方式，它可以帮助我们更有效地利用线程资源，提高程序的并发性能。本章将介绍如何创建线程池，并将任务提交给线程池进行执行。

## 2.1 创建线程池的方法

在Java中，可以使用`java.util.concurrent.Executors`类来创建线程池。`Executors`类提供了多种静态方法来创建不同类型的线程池，常用的方法有：

- `newFixedThreadPool(int nThreads)`：创建一个固定大小的线程池，池中的线程数始终保持不变。
- `newCachedThreadPool()`：创建一个缓存线程池，池中的线程数根据需要自动增减。
- `newSingleThreadExecutor()`：创建一个单线程的线程池，池中只有一个线程，保证任务顺序执行。
- `newScheduledThreadPool(int corePoolSize)`：创建一个具备定时执行任务功能的线程池，可以按指定的时间间隔定期执行任务。

下面是使用`newFixedThreadPool`方法创建一个固定大小的线程池的示例代码：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定大小为5的线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 提交任务给线程池执行
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            final int task = i;
            executor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("Task " + task + " is being executed by " + Thread.currentThread().getName());
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

代码解释：

- 首先，通过`Executors.newFixedThreadPool(5)`方法创建一个固定大小为5的线程池。
- 然后，使用`executor.execute()`方法将任务提交给线程池执行。这里提交了10个任务，每个任务都会输出当前任务的编号和执行线程的名称。
- 最后，使用`executor.shutdown()`方法关闭线程池，只有在关闭线程池后，线程池中的任务才会停止执行。

## 2.2 任务提交的方式与注意事项
在前面的示例中，我们使用了`executor.execute()`方法来提交任务给线程池执行。除此之外，我们还可以使用`submit()`方法来提交任务。它们的主要区别如下：

- `execute(Runnable command)`方法：提交一个`Runnable`任务给线程池执行，并且不会返回任何结果。
- `submit(Callable<T> task)`方法：提交一个`Callable`任务给线程池执行，并且返回一个`Future<T>`对象，通过该对象可以获取任务的执行结果。

下面是使用`submit()`方法提交任务的示例代码：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 提交任务给线程池执行，并获取任务的执行结果
        Future<String> future = executor.submit(() -> {
            // 模拟任务执行
            Thread.sleep(2000);
            return "Task executed successfully!";
        });

        try {
            // 获取任务的执行结果
            String result = future.get();
            System.out.println(result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        executor.shutdown();
    }
}

代码解释：

- 首先，使用`Executors.newFixedThreadPool(5)`方法创建一个固定大小为5的线程池。
- 然后，使用`executor.submit()`方法提交一个`Callable`任务给线程池执行，并返回一个`Future`对象。
- 接着，使用`future.get()`方法获取任务的执行结果，并打印出来。
- 最后，关闭线程池。

需要注意的是，`future.get()`方法会阻塞等待任务的执行结果，如果任务没有执行完成，调用该方法时会被阻塞。如果不想等待任务执行完成，可以使用`future.isDone()`方法来判断任务是否已经完成。

## 2.3 线程池参数设置
线程池的性能和行为可以通过一些参数进行调整，主要有以下几个参数：

- `corePoolSize`：线程池中保留的活动线程数，即使它们处于空闲状态。默认情况下，核心线程是一直存活的。
- `maximumPoolSize`：线程池中允许的最大线程数。
- `keepAliveTime`：当线程池中的线程数大于核心线程数时，多余的空闲线程在终止之前等待新任务的最长时间。
- `unit`：等待时间的单位，包括`NANOSECONDS`、`MICROSECONDS`、`MILLISECONDS`、`SECONDS`、`MINUTES`、`HOURS`、`DAYS`，默认为`SECONDS`。
- `workQueue`：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。
- `threadFactory`：线程工厂，用于创建新线程。
- `handler`：当线程池已满且阻塞队列已满时，用于处理新任务的拒绝策略。

下面是使用`ThreadPoolExecutor`类手动设置线程池参数的示例代码：

import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadPoolExamp