Java并發編程：Callable、Future和FutureTask
Java并(bing)發編程：Callable、Future和FutureTask
在前面的文(wen)章中我們講述了(le)創建線(xian)程的2種(zhong)(zhong)方式，一種(zhong)(zhong)是直(zhi)接繼承Thread，另外一種(zhong)(zhong)就(jiu)是實(shi)現Runnable接口。
這2種方(fang)式都有一個缺陷就是(shi)：在執(zhi)行完任務之后無法(fa)獲取執(zhi)行結果。
如果需(xu)要獲取執行結果，就必須通(tong)過共享變(bian)量(liang)或者使用線程通(tong)信的方(fang)式來達到(dao)效果，這樣(yang)使用起來就比較麻煩。
而自從Java 1.5開(kai)始(shi)，就(jiu)提供了(le)Callable和Future，通(tong)過(guo)它們(men)可(ke)以在任務執(zhi)行完(wan)畢之后(hou)得到任務執(zhi)行結果。
今天我們就來討論一下(xia)Callable、Future和FutureTask三個(ge)類(lei)的使用方法。以下(xia)是本文的目錄大綱：
一.Callable與(yu)Runnable
二.Future
三.FutureTask
四.使用示例
若有(you)不正之處請(qing)多(duo)多(duo)諒(liang)解，并(bing)歡迎(ying)批評指正。
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一.Callable與Runnable
先說(shuo)一下java.lang.Runnable吧(ba)，它是一個(ge)(ge)接口，在它里面只聲明了一個(ge)(ge)run()方法(fa)：
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
由于run()方法返(fan)回(hui)值(zhi)為void類型，所以(yi)在(zai)執行完任務之(zhi)后無(wu)法返(fan)回(hui)任何結果(guo)。
Callable位(wei)于java.util.concurrent包下，它也是一(yi)個(ge)接口，在它里面(mian)也只聲明了(le)一(yi)個(ge)方法(fa)，只不過這個(ge)方法(fa)叫(jiao)做(zuo)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(yi)看到(dao)，這(zhe)是(shi)一(yi)個泛型接(jie)口，call()函數返回(hui)的(de)類型就是(shi)傳遞(di)進來的(de)V類型。
那么怎(zen)么使用Callable呢(ni)？一般情(qing)況下是配合ExecutorService來使用的(de)，在(zai)ExecutorService接口中聲明了(le)若(ruo)干個submit方法的(de)重載版本：
<T> Future<T> submit(Callable<T> task); <T> Future<T> submit(Runnable task, T result); Future<?> submit(Runnable task);
第(di)一個submit方法里面的參(can)數(shu)類型就是Callable。
暫時(shi)只需(xu)要知道(dao)Callable一般是和ExecutorService配合(he)來使用的(de)，具體的(de)使用方法(fa)講在后面(mian)講述。
一般情況下我們使(shi)用第一個(ge)(ge)submit方(fang)法和第三(san)個(ge)(ge)submit方(fang)法，第二(er)個(ge)(ge)submit方(fang)法很少使(shi)用。
二.Future
Future就是(shi)對于具體的(de)Runnable或者Callable任(ren)務(wu)的(de)執(zhi)行結(jie)果(guo)進行取(qu)消、查(cha)詢是(shi)否(fou)完成、獲(huo)取(qu)結(jie)果(guo)。必要時可以通(tong)過get方(fang)法獲(huo)取(qu)執(zhi)行結(jie)果(guo)，該方(fang)法會阻塞直到任(ren)務(wu)返回結(jie)果(guo)。
Future類(lei)位于java.util.concurrent包下，它是(shi)一個(ge)接(jie)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(zai)Future接口(kou)中聲(sheng)明(ming)了5個(ge)方法(fa)(fa)，下面依(yi)次解(jie)釋每個(ge)方法(fa)(fa)的(de)作用：
- cancel方法用來取消任務，如果取消任務成功則返回true，如果取消任務失敗則返回false。參數mayInterruptIfRunning表示是否允許取消正在執行卻沒有執行完畢的任務，如果設置true，則表示可以取消正在執行過程中的任務。如果任務已經完成，則無論mayInterruptIfRunning為true還是false，此方法肯定返回false，即如果取消已經完成的任務會返回false；如果任務正在執行，若mayInterruptIfRunning設置為true，則返回true，若mayInterruptIfRunning設置為false，則返回false；如果任務還沒有執行，則無論mayInterruptIfRunning為true還是false，肯定返回true。
- isCancelled方法表示任務是否被取消成功，如果在任務正常完成前被取消成功，則返回 true。
- isDone方法表示任務是否已經完成，若任務完成，則返回true；
- get()方法用來獲取執行結果，這個方法會產生阻塞，會一直等到任務執行完畢才返回；
- get(long timeout, TimeUnit unit)用來獲取執行結果，如果在指定時間內，還沒獲取到結果，就直接返回null。
也就是說Future提供了三種功能：
1）判斷任務是否完成；
2）能(neng)夠中(zhong)斷任務(wu)；
3）能(neng)夠獲取任務執行結果。
因(yin)為(wei)Future只是一個接口，所以是無法直接用來(lai)創建對象使(shi)用的，因(yin)此(ci)就(jiu)有(you)了下面的FutureTask。
三.FutureTask
我們先來看一下FutureTask的實現：
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>
FutureTask類實現了RunnableFuture接口，我們看一(yi)下RunnableFuture接口的實現：
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
void run();
}
可以(yi)看出RunnableFuture繼承了Runnable接(jie)(jie)口和Future接(jie)(jie)口，而FutureTask實現了RunnableFuture接(jie)(jie)口。所以(yi)它既可以(yi)作為Runnable被(bei)線程執行，又可以(yi)作為Future得(de)到Callable的返回值。
FutureTask提供了2個構造器：
public FutureTask(Callable<V> callable) {
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}
事實上，FutureTask是Future接(jie)口(kou)的一(yi)個唯一(yi)實現類。
四.使用示例
1.使(shi)用Callable+Future獲(huo)取執行(xing)結(jie)果
public class Test {
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("主線程在執行任務");
try {
System.out.println("task運行結果"+result.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("所有任務執行完畢");
}
}
class Task implements Callable<Integer>{
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("子線程在進行計算");
Thread.sleep(3000);
int sum = 0;
for(int i=0;i<100;i++)
sum += i;
return sum;
}
}
執行(xing)結果：
子(zi)線程(cheng)(cheng)在(zai)進行(xing)(xing)計算
主線程(cheng)(cheng)在(zai)執行(xing)(xing)任務
task運行(xing)(xing)結(jie)果4950
所有任務執行(xing)(xing)完畢
2.使用Callable+FutureTask獲取執行結果
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//第一種方式
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
Task task = new Task();
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
executor.submit(futureTask);
executor.shutdown();
//第二種方式，注意這種方式和第一種方式效果是類似的，只不過一個使用的是ExecutorService，一個使用的是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("主線程在執行任務");
try {
System.out.println("task運行結果"+futureTask.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("所有任務執行完畢");
}
}
class Task implements Callable<Integer>{
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("子線程在進行計算");
Thread.sleep(3000);
int sum = 0;
for(int i=0;i<100;i++)
sum += i;
return sum;
}
}
如果為了可取(qu)消性而(er)使用(yong) Future 但又不提供可用(yong)的結(jie)果，則可以(yi)聲(sheng)明 Future<?> 形式類(lei)型、并(bing)返(fan)回 null 作為底層任務(wu)的結(jie)果。