并发编程队列Queue和Callable的Future模式

一.Callable的Future模式

线程实现方式：
1.继承Thread类
2.实现Runnable接口
3.线程池
4.Callable

无论使用继承Thread类还是实现Runnable接口，还是使用线程池都没有办法解决2个问题
1.线程执行没有返回值结果
2.线程执行没有办法抛出异常，只能自己通过try-catch解决

Callable和Runnable类似，在JUC包下，主要区别在于Callable中的call方法可以带返回值并且可以抛出异常
如果需要执行Callable，需要Future实现类的支持，能够接受返回值结果，FutureTask是Future实现类

调用Callable的第一种实现方案：
public class MyCallable implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("Callable接口中重写的Call方法，可以有返回值并且抛出异常");
return "callable";
}

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
MyCallable myCallable=new MyCallable();
//利用FutureTask执行Callable并且接受结果
FutureTask<String> stringFutureTask = new FutureTask<>(myCallable);
//利用线程执行Task任务
new Thread(stringFutureTask).start();
//接受结果FutureTask.get会发生阻塞情况
System.out.println(stringFutureTask.get());

System.out.println("MyCallable执行完毕，返回值结果正确接收~");
}
}


调用Callable的第二种实现方案：
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
MyCallable myCallable=new MyCallable();
//创建一个线程池
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
//创建线程执行任务，接受任务结果
Future<String> future = executorService.submit(myCallable);
//接受返回值
System.out.println(future.get(2000,TimeUnit.MILLISECONDS));
System.out.println("方式二，线程池：MyCallable执行完毕，返回值结果正确接收~");
//停止线程池
executorService.shutdown();
}

Future.get()方法获取任务执行结果，该方法如果没有返回时，暂时处于阻塞状态
Future.get(Long timeOut，TimeUnit timeUnit)可以设置超时时间
Future.boolean isDone()如果线程结束，无论是正常结束还是任务终止都会返回true
Future.boolean isCanceller()如果任务完成前被取消则返回true
Future.boolean cancel(boolean flag)，方法参数如果传入为true代表中断任务，如果任务中断成功，则返回值为true，如果失败则为false

Future提供三种功能：1.中断任务cancel(true) 2.判断任务是否执行完成isDone() 3.获取任务执行后的结果get()
//中断任务
boolean cancel = future.cancel(true);
if(cancel){
System.out.println("中断任务成功~");
}else{
//接受返回值
System.out.println(future.get(2000,TimeUnit.MILLISECONDS));

}
如果让手写Future模式应该怎么样定义？
wait负责阻塞和notify负责唤起阻塞线程

public class MyFuture {
//FLAG相当于数据标识，如果放入数据成功，则返回为true，否则返回为false
private static boolean FLAG=false;
private String data;

public synchronized void setData(String data) throws InterruptedException {
Thread.sleep(2000);
//赋值操作
this.data = data;
FLAG=true;
//唤起
notify();
}

public synchronized String getData() {
//如果获取数据失败
if(!FLAG){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return data;
}

public static void main(String[] args) {
MyFuture future=new MyFuture();
new Thread(()->{
try {
future.setData("张三");
System.out.println(future.getData());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}

二.并发队列Queue，队列其实就是一个容器

1.同步容器
Vector容器，HashTable容器，都是线程安全
如果同步容器使用foreach迭代过程中修改了元素的值，则会出现ConcurrentModificationException异常
可以使用iterator迭代器解决，但是在多线程并行情况下，修改容器中数据，会发生阻塞或者报NoSech异常
1.并发容器，队列
无界限：代表队列当中可以存放N个数据，没有长度限制
有界限：队列当中规定只能存放多少个数据，超过则阻塞

2.ConcurrentLinkedQueue，无界限的队列，可以采用add()方法(底层调用offer())或者offer方法将数据存放到队列当中,通过peek和poll方法获取队列头数据
peek()方法获取数据，但是该数据没有出列
poll()方法获取数据，完成后该数据出列

peek和poll当队列当中没有数据时，获取的数据为null，不会产生阻塞


public static void main(String[] args) {
//准备队列
ConcurrentLinkedQueue<String> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
//存放数据
queue.offer("张三");
queue.offer("李四");
queue.offer("王五");

//获取队列中数据个数
System.out.println("队列中当前有："+queue.size()+"个数据~");
//获取队列中头数据 poll()方法相当于消费了队列中的数据，队列数据会随之删除
System.out.println("获取队列中的数据："+queue.poll());
System.out.println("队列中当前有："+queue.size()+"个数据~");
//获取队列中数据，但是不会删除
System.out.println("获取队列中的数据："+queue.peek());
System.out.println("获取队列中的数据："+queue.peek());
System.out.println("队列中当前有："+queue.size()+"个数据~");
}

3.有边界的阻塞队列BlockingQueue
put方法和take会发生阻塞，add以及offer还有poll和peek不会发生阻塞


3.1 ArrayBlockingQueue:当队列没有数据时，获取时为null，当队列满时，会报异常或者入队失败

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//ArrayBlockingQueue底层数组实现
ArrayBlockingQueue<String> arrays = new ArrayBlockingQueue<String>(3);
arrays.add("张三");
arrays.add("李四");
arrays.add("王五");
System.out.println(arrays.poll());

arrays.offer("赵六",1000, TimeUnit.MILLISECONDS);

System.out.println(arrays.poll());
System.out.println(arrays.poll());
System.out.println(arrays.poll());

}

4.LinkedBlockingQueue 初始可以指定队列大小，如果不指定则按照Integer.MaxValue值进行设定
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//ArrayBlockingQueue底层数组实现
LinkedBlockingQueue <String> arrays = new LinkedBlockingQueue<String>(100);

new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
arrays.put("item"+i);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();

new Thread(()->{
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
System.out.println(arrays.take()+i);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}