Java多线程之Callable和Future

#Callable、Future和FutureTask 在前面的文章中我们讲述了创建线程的2种方式，一种是直接继承Thread，另外一种就是实现Runnable接口。这2种方式都有一个缺陷就是：在执行完任务之后无法获取执行结果。

如果需要获取执行结果，就必须通过共享变量或者使用线程通信的方式来达到效果，这样使用起来就比较麻烦。而自从Java 1.5开始，就提供了Callable和Future，通过它们可以在任务执行完毕之后得到任务执行结果。

Callable与Runnable

先说一下java.lang.Runnable吧，它是一个接口，在它里面只声明了一个run()方法：

public interface Runnable {

    public abstract void run();

}

由于run()方法返回值为void类型，所以在执行完任务之后无法返回任何结果。 Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一个接口，在它里面也只声明了一个方法，只不过这个方法叫做call()：

public interface Callable<V> {
    /**
     * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
     *
     * @return computed result
     * @throws Exception if unable to compute a result
     */
    V call() throws Exception;
 }

可以看到，这是一个泛型接口，call()函数返回的类型就是传递进来的V类型。那么怎么使用Callable呢？一般情况下是配合ExecutorService来使用的，在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载版本：

 <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
 <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
 Future<?> submit(Runnable task);

第一个submit方法里面的参数类型就是Callable。

暂时只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合来使用的，具体的使用方法讲在后面讲述。

一般情况下我们使用第一个submit方法和第三个submit方法，第二个submit方法很少使用。

可以将Callable理解为指定了返回值的Runnable

Future

Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。

Future类位于java.util.concurrent包下，它是一个接口：

public interface Future<V> {
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
V get(long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

在Future接口中声明了5个方法，下面依次解释每个方法的作用：

cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；如果任务还没有执行，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。

isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。

isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；

get()方法用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；

get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。

　也就是说Future提供了三种功能：

　　1）判断任务是否完成；

　　2）能够中断任务；

　　3）能够获取任务执行结果。

因为Future只是一个接口，所以是无法直接用来创建对象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

FutureTask

我们先来看一下FutureTask的实现：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

FutureTask类实现了RunnableFuture接口，我们看一下RunnableFuture接口的实现：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    void run();
}

可以看出RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask实现了RunnableFuture接口。所以它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值。

FutureTask提供了2个构造器：

public FutureTask(Callable<V> callable) {
}

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}

事实上，FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

通过前边的分析可以知道，Callable的作用类似于Runnable接口，在接口方法里实现业务代码，都可以直接提交给ExecutorService线程池，得到一个Future对象，用来查询结果，中断任务等。而FutureTask同时实现了Runnable接口和Future接口，构造FutureTask时需要传入一个Runnable对象或者Callable对象。

1.使用Callable+Future获取执行结果

public class Futuretest {

public static void main(String[] args) {
    ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
    Task task = new Task();
    Future<Integer> result = executor.submit(task);
    executor.shutdown();

    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e1) {
        e1.printStackTrace();
    }

    System.out.println("主线程在执行任务");

    try {
        System.out.println("task运行结果" + result.get());//阻塞
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ExecutionException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    System.out.println("所有任务执行完毕");
}
}

class Task implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("子线程在进行计算");
        Thread.sleep(3000);
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 100; i++)
            sum += i;
        return sum;
    }
}

output:

 子线程在进行计算
 主线程在执行任务
 task运行结果4950
 所有任务执行完毕

2.使用Callable+FutureTask获取执行结果

 public class Test {
 public static void main(String[] args) {
    //第一种方式
    ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
    Task task = new Task();
    FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
    executor.submit(futureTask);
    executor.shutdown();
     
    //第二种方式，注意这种方式和第一种方式效果是类似的，只不过一个使用的是ExecutorService，一个使用的是Thread
    /*Task task = new Task();
    FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
    Thread thread = new Thread(futureTask);
    thread.start();*/
     
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e1) {
        e1.printStackTrace();
    }
     
    System.out.println("主线程在执行任务");
     
    try {
        System.out.println("task运行结果"+futureTask.get());
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (ExecutionException e) {
        e.printStackTrace();
    }
     
    System.out.println("所有任务执行完毕");
}
}
class Task implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("子线程在进行计算");
        Thread.sleep(3000);
        int sum = 0;
        for(int i=0;i<100;i++)
            sum += i;
        return sum;
    }
}

如果为了可取消性而使用 Future 但又不提供可用的结果，则可以声明 Future<?> 形式类型、并返回 null 作为底层任务的结果。

Callable与Runnable

Future

FutureTask

Future的意义？

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