Java并发编程：Callable、Future和FutureTask

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所属分类：Java 多线程

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。

　　今天我们就来讨论一下Callable、Future和FutureTask三个类的使用方法。

一.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：

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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()：

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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：

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<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。

二.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：

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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。

三.FutureTask

　　我们先来看一下FutureTask的实现：

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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：

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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：

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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。

四.使用示例

　　1.使用Callable+Future获取执行结果

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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( "主线程在执行任务" );
         
         try  {
             System.out.println( "task运行结果" +result.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;
     }
}

 　　执行结果：

Java并发编程：Callable、Future和FutureTask  View Code

　　2.使用Callable+FutureTask获取执行结果

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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。

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