理解 ScheduledFuture 返回 Null 的原因
在 java 并发编程中，scheduledthreadpoolexecutor 和 executorservice 是常用的任务调度和执行工具。当通过 scheduleatfixedrate、submit 或 execute 等方法提交任务时，通常会返回一个 scheduledfuture 或 future 对象，用于后续的任务管理（如取消任务或获取结果）。然而，在某些情况下，这个返回的 future 对象可能会出人意料地为 null。这通常不是一个随机事件，而是由以下一个或多个潜在问题引起的：
- 执行器已关闭 (Executor Shutdown)：如果 ScheduledThreadPoolExecutor 或 ExecutorService 实例在其生命周期中被关闭（例如，调用了 shutdown() 或 shutdownNow()），那么后续提交的任务将无法被接受，并可能导致 Future 返回 null。
- 任务被拒绝 (Rejected Execution)：当线程池无法接受新任务时（例如，队列已满且线程数达到最大值，或者执行器已关闭），它会调用 RejectedExecutionHandler 来处理被拒绝的任务。如果自定义的 RejectedExecutionHandler 默默地丢弃了任务而不抛出异常，那么外部代码将无法得知任务被拒绝，并且 Future 可能会返回 null。
- 内部异常或资源耗尽：尽管不常见，但线程池内部的某些极端情况，如内存耗尽或关键资源不可用，也可能导致任务提交失败并返回 null。
诊断与解决策略
为了有效地诊断和解决 ScheduledFuture 为 null 的问题，我们需要采取以下策略：
1. 检查 RejectedExecutionHandler 的行为
ScheduledThreadPoolExecutor 的构造函数中有一个 RejectedExecutionHandler 参数，它定义了当任务无法被执行器接受时应如何处理。默认的 RejectedExecutionHandler (例如 ThreadPoolExecutor.AbortPolicy) 会抛出 RejectedExecutionException。然而，如果自定义了一个静默处理（如丢弃）的 RejectedExecutionHandler，就可能导致 Future 为 null 而不报告任何错误。
问题代码示例中的自定义处理：
ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(10, r -> {
Thread t = new Thread(r);
t.setName("thread");
return t;
}, (runnable, pool) -> {
// 这是一个静默处理，它不抛出异常，导致外部无法得知任务被拒绝
});在这种情况下，当任务被拒绝时，RejectedExecutionHandler 只是简单地执行了空操作，导致 scheduleAtFixedRate 方法返回 null，而调用者却毫不知情。
改进方案：使用诊断性 RejectedExecutionHandler
为了捕获任务被拒绝的情况并获取详细信息，建议使用一个能抛出异常或记录日志的 RejectedExecutionHandler。
import java.util.concurrent.RejectedExecutionException;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
// ...
ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(
10,
r -> {
Thread t = new Thread(r);
t.setName("thread");
return t;
},
(runnable, pool) -> {
// 抛出 RejectedExecutionException，并提供详细的线程池状态信息
throw new RejectedExecutionException(
"*** FAILED ***"
+ " isShutdown()=" + pool.isShutdown()
+ " getActiveCount()=" + pool.getActiveCount()
+ " queue size=" + pool.getQueue().size()
);
}
);通过这种方式，一旦任务被拒绝，将立即抛出 RejectedExecutionException，其中包含线程池的当前状态（是否已关闭、活跃线程数、队列大小），这对于诊断问题至关重要。
替代方案：使用默认的 RejectedExecutionHandler
如果不需要自定义线程工厂，最简单的方法是完全移除自定义的 RejectedExecutionHandler，让 ScheduledThreadPoolExecutor 使用其默认的拒绝策略（通常是 AbortPolicy），它会在任务被拒绝时抛出 RejectedExecutionException。
// 移除自定义的 RejectedExecutionHandler，使用默认策略
ScheduledThreadPoolExecutor executor = new ScheduledThreadPoolExecutor(10, r -> {
Thread t = new Thread(r);
t.setName("thread");
return t;
});2. 立即检查 Future 的返回值
无论 RejectedExecutionHandler 如何配置，始终建议在提交任务后立即检查 ScheduledFuture 或 Future 的返回值是否为 null。这是一种防御性编程实践，可以捕获那些未被 RejectedExecutionHandler 明确报告的极端情况。
import java.util.concurrent.ScheduledFuture;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
// ...
ScheduledFuture future = executor.scheduleAtFixedRate(() -> {
try {
System.out.println("John is a good guy");
} catch (Exception e) {
// 捕获并处理任务内部异常
e.printStackTrace();
}
}, 0, 10, TimeUnit.MINUTES);
if (future == null) {
// 如果 future 为 null，说明任务提交失败
throw new RuntimeException("*** FAILED to add new action: ScheduledFuture is null ***");
}
// 只有当 future 不为 null 时，才将其添加到列表中
listOfFutures.add(future);通过这种检查，即使 RejectedExecutionHandler 静默地处理了拒绝，或者发生了其他导致 Future 为 null 的异常情况，代码也能立即发现并响应，而不是等到后续操作（如 future.cancel()）时才发现 NullPointerException。
3. 确保执行器的生命周期管理正确
确保 ScheduledThreadPoolExecutor 在应用程序生命周期中被正确初始化、使用和关闭。避免在任务提交之前或正在提交任务时意外关闭执行器。在应用程序退出时，应调用 executor.shutdown() 来优雅地关闭线程池，并等待所有已提交任务完成。
总结
ScheduledFuture 或 Future 返回 null 通常是并发编程中一个需要警惕的信号，它表明任务未能成功提交到执行器。解决此问题的关键在于：
- 配置有诊断能力的 RejectedExecutionHandler：避免静默丢弃被拒绝的任务，而是通过抛出异常或详细日志来暴露问题。
- 立即检查 Future 返回值：在任务提交后，立即检查返回的 Future 对象是否为 null，以便及时发现并处理提交失败的情况。
- 妥善管理执行器生命周期：确保线程池在整个应用程序生命周期中处于预期的运行状态。
遵循这些最佳实践，可以显著提高并发任务调度的健壮性和可维护性，避免因 Future 为 null 而导致的运行时错误。
