J2SE 5.0 多執行緒編程利器：Future、FutureTask 與 ThreadPoolExecutor 深度解析

一、Future 與 FutureTask：非同步運算的回傳值解決方案

早期 Java 版本中，查詢執行緒狀態或從 run() 方法（返回 void）獲取回傳值極其困難，程式設計師需編寫大量樣板碼。J2SE 5.0 引入 Future 介面與 FutureTask 類別，優雅解決此問題。

• Future 介面：提供檢查計算是否完成（isDone()）、取消計算（cancel()）、獲取結果（get()）等方法。若計算未完成，get() 會阻塞直到完成。
• FutureTask 類別：實作 Future 介面，可包裝 Callable 或 Runnable，是最常用的具體實作。

程式碼示例：字串反轉任務

FutureTask<String> future = new FutureTask<>(new MyStringReverser(input));
new Thread(future).start();

// 主執行緒輪詢檢查
while (!future.isDone()) {
    System.out.println("Task not yet completed.");
    try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException ie) { ... }
}

// 獲取結果
System.out.println("Here is result... " + future.get());

二、ThreadPoolExecutor：打造高效能伺服器的核心

ThreadPoolExecutor 提供豐富配置參數，可構建類企業級 EJB 伺服器的執行緒池：

• 核心與最大執行緒數：corePoolSize 与 maximumPoolSize。設定相同值得固定大小池；將最大值設為 Integer.MAX_VALUE 可支援任意並發。
• 依需求建立：預設僅在新任務提交時建立核心執行緒，亦可用 prestartCoreThread() 或 prestartAllCoreThreads() 預啟動。
• 存活時間：當執行緒數超過核心數且閒置超過 keepAliveTime 時會被終止。
• 任務佇列策略：
  1. 執行緒數 < corePoolSize → 新增執行緒，不入佇列。
  2. 執行緒數 ≥ corePoolSize → 入佇列，不新增執行緒。
  3. 佇列滿 → 新增執行緒（除非超過 maximumPoolSize，則拒絕任務）。
• Hook 方法：beforeExecute()、afterExecute() 允許子類別在任務執行前後插入邏輯（如監控、日誌）。

三、並發集合：為多執行緒環境設計的線程安全容器

JDK 5.0 提供三大並發集合實作：

• ConcurrentHashMap：高併發下的 Map，支援可調整並發級別的檢索與更新，完全線程安全。
• CopyOnWriteArrayList / CopyOnWriteArraySet：寫入時複製底層陣列，讀取極快（無鎖），寫入較慢，適合「讀多寫少」場景。