當有多個 IO 密集型的任務要被處理時，我們自然而然會想到多線程。但如果任務非常多，我們不可能每一個任務都啟動一個線程去處理，這個時候最好的辦法就是實現一個線程池，至於池子裡面的線程數量可以根據業務場景進行設置。
比如我們實現一個有 10 個線程的線程池，這樣可以並發地處理 10 個任務，每個線程將任務執行完之後，便去執行下一個任務。通過使用線程池，可以避免因線程創建過多而導致資源耗盡，而且任務在執行時的生命周期也可以很好地把控。
而線程池的實現方式也很簡單，但這裡我們不打算手動實現，因為 Python 提供了一個標准庫 concurrent.futures，已經內置了對線程池的支持。所以本篇文章，我們就來詳細介紹一下該模塊的用法。
Future 對象
當我們往線程池裡面提交一個函數時，會分配一個線程去執行，同時立即返回一個 Future 對象。通過 Future 對象可以監控函數的執行狀態，有沒有出現異常，以及有沒有執行完畢等等。如果函數執行完畢，內部便會調用 future.set_result 將返回值設置到 future 裡面，然後外界便可調用 future.result 拿到返回值。
除此之外 future 還可以綁定回調，一旦函數執行完畢，就會以 future 為參數，自動觸發回調。所以 future 被稱為未來對象，可以把它理解為函數的一個容器，當我們往線程池提交一個函數時，會立即創建相應的 future 然後返回。函數的執行狀態什麼的，都通過 future 來查看，當然也可以給它綁定一個回調，在函數執行完畢時自動觸發。
那麼下面我們就來看一下 future 的用法，文字的話理解起來可能有點枯燥。
需要注意的是：只能執行一次 set_result，但是可以多次調用 result 獲取結果。
執行 future.result() 之前一定要先 set_result，否則會一直處於阻塞狀態。當然 result 方法還可以接收一個 timeout 參數，表示超時時間，如果在指定時間內沒有獲取到值就會拋出異常。
提交函數自動創建 Future 對象
我們上面是手動創建的 Future 對象，但工作中很少會手動創建。我們將函數提交到線程池裡面運行的時候，會自動創建 Future 對象並返回。這個 Future 對象裡面就包含了函數的執行狀態，比如此時是處於暫停、運行中還是完成等等，並且函數在執行完畢之後，還會調用 future.set_result 將自身的返回值設置進去。
這裡再強調一下 future.result()，這一步是會阻塞的，舉個例子：
可以看到，future.result() 這一步花了將近 3s。其實也不難理解，future.result() 是干嘛的？就是為了獲取函數的返回值，可函數都還沒有執行完畢，它又從哪裡獲取呢？所以只能先等待函數執行完畢，將返回值通過 set_result 設置到 future 裡面之後，外界才能調用 future.result() 獲取到值。
如果不想一直等待的話，那麼在獲取值的時候可以傳入一個超時時間。
當然啦，這麼做其實還不夠智能，因為我們不知道函數什麼時候執行完畢。所以最好的辦法還是綁定一個回調，當函數執行完畢時，自動觸發回調。
需要注意的是，在調用 submit 方法之後，提交到線程池的函數就已經開始執行了。而不管函數有沒有執行完畢，我們都可以給對應的 future 綁定回調。
如果函數完成之前添加回調，那麼會在函數完成後觸發回調。如果函數完成之後添加回調，由於函數已經完成，代表此時的 future 已經有值了，或者說已經 set_result 了，那麼會立即觸發回調。
future.set_result 到底干了什麼事情
當函數執行完畢之後，會執行 set_result，那麼這個方法到底干了什麼事情呢？
我們看到 future 有兩個被保護的屬性，分別是 _result 和 _state。顯然 _result 用於保存函數的返回值，而 future.result() 本質上也是返回 _result 屬性的值。而 _state 屬性則用於表示函數的執行狀態，初始為 PENDING，執行中為 RUNING，執行完畢時被設置為 FINISHED。
調用 future.result() 的時候，會判斷 _state 的屬性，如果還在執行中就一直等待。當 _state 為 FINISHED 的時候，就返回 _result 屬性的值。
提交多個函數
我們上面每次只提交了一個函數，但其實可以提交任意多個，我們來看一下：
如果是多個函數，要如何拿到返回值呢？很簡單，遍歷 futures 即可。
這裡面有一些值得說一說的地方，首先 futures 裡面有 5 個 future，記做 future1, future2, future3, future4, future5。
當使用 for 循環遍歷的時候，實際上會依次遍歷這 5 個 future，所以返回值的順序就是我們添加的函數的順序。由於 future1 對應的函數休眠了 5s，那麼必須等到 5s 後，future1 裡面才會有值。
但這五個函數是並發執行的，future2, future3, future4 由於只休眠了 2s, 4s, 3s，所以肯定會先執行完畢，然後執行 set_result，將返回值設置到對應的 future 裡。
但 Python 的 for 循環不可能在第一次迭代還沒有結束，就去執行第二次迭代。因為 futures 裡面的幾個 future 的順序已經一開始就被定好了，只有當第一個 future.result() 執行完成之後，才會執行第二個 future.result()，以及第三個、第四個。
因此即便後面的函數已經執行完畢，但由於 for 循環的順序，也只能等著，直到前面的 future.result() 執行完畢。所以當第一個 future.result() 結束時，後面三個 future.result() 會立刻輸出，因為它們內部的函數已經執行結束了。
而最後一個 future，由於內部函數 sleep 了 6 秒，因此要再等待 1 秒，才會打印 future.result()。
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