Java并發編程：Callable、Future和FutureTask

　　創建線程常用的2種方式，一種是直接繼承Thread，另外一種就是實現Runnable接口。這2種方式都有一個缺陷就是：在執行完任務之后無法獲取執行結果。

　　如果需要獲取執行結果，就必須通過共享變量或者使用線程通信的方式來達到效果，這樣使用起來就比較麻煩。

　　而自從Java 1.5開始，就提供了Callable和Future，通過它們可以在任務執行完畢之后得到任務執行結果。

　　今天我們就來討論一下Callable、Future和FutureTask三個類的使用方法。

一、Callable與Runnable

先說一下java.lang.Runnable，它是一個接口，在它里面只聲明了一個run()方法：

1 public interface Runnable {

2     public abstract void run();

3 }

　　由于run()方法返回值為void類型，所以在執行完任務之后無法返回任何結果。

Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一個接口，在它里面也只聲明了一個方法，只不過這個方法叫做call()：

4 public interface Callable<V> {

5     /**

6      * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.

7      *

8      * @return computed result

9      * @throws Exception if unable to compute a result

10      */

11     V call() throws Exception;

12 }

可以看到，這是一個泛型接口，call()函數返回的類型就是傳遞進來的V類型。

那么怎么使用Callable呢？一般情況下是配合ExecutorService來使用的，在ExecutorService接口中聲明了若干個submit方法的重載版本：

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);

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

Future<?> submit(Runnable task);

　　第一個submit方法里面的參數類型就是Callable。暫時只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合來使用的，具體的使用方法講在后面講述。一般情況下我們使用第一個submit方法和第三個submit方法，第二個submit方法很少使用。

二、Future

　　Future就是對于具體的Runnable或者Callable任務的執行結果進行取消、查詢是否完成、獲取結果。必要時可以通過get方法獲取執行結果，該方法會阻塞直到任務返回結果。

Future類位于java.util.concurrent包下，它是一個接口：

13 public interface Future<V> {

14     boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

15     boolean isCancelled();

16     boolean isDone();

17     V get() throws InterruptedException, ExecutionException;

18     V get(long timeout, TimeUnit unit)

19         throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

20 }

　　在Future接口中聲明了5個方法，下面依次解釋每個方法的作用：

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)方法

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）能夠中斷任務；

　　3）能夠獲取任務執行結果。

　　因為Future只是一個接口，所以是無法直接用來創建對象使用的，因此就有了下面的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，我們看一下RunnableFuture接口的實現：

21 public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {

22     void run();

23 }

　　可以看出RunnableFuture繼承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask實現了RunnableFuture接口。所以它既可以作為Runnable被線程執行，又可以作為Future得到Callable的返回值。

FutureTask提供了2個構造器：

24 public FutureTask(Callable<V> callable) {

25 }

26 public FutureTask(Runnable runnable, V result) {

27 }

　　事實上，FutureTask是Future接口的一個唯一實現類。

四、使用示例

1.使用Callable+Future獲取執行結果

28 public class Test {

29     public static void main(String[] args) {

30         ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

31         Task task = new Task();

32         Future<Integer> result = executor.submit(task);

33         executor.shutdown();

34         

35         try {

36             Thread.sleep(1000);

37         } catch (InterruptedException e1) {

38             e1.printStackTrace();

39         }

40         

41         System.out.println("主線程在執行任務");

42         

43         try {

44             System.out.println("task運行結果"+result.get());

45         } catch (InterruptedException e) {

46             e.printStackTrace();

47         } catch (ExecutionException e) {

48             e.printStackTrace();

49         }

50         

51         System.out.println("所有任務執行完畢");

52     }

53 }

54 class Task implements Callable<Integer>{

55     @Override

56     public Integer call() throws Exception {

57         System.out.println("子線程在進行計算");

58         Thread.sleep(3000);

59         int sum = 0;

60         for(int i=0;i<100;i++)

61             sum += i;

62         return sum;

63     }

64 }

執行結果：

子線程在進行運算

主線程在執行任務

Task運行結果4950

所有人物執行完畢

2. 使用Callable+FutureTask獲取執行結果

65 public class Test {

66     public static void main(String[] args) {

67         //第一種方式

68         ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

69         Task task = new Task();

70         FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);

71         executor.submit(futureTask);

72         executor.shutdown();

73         

74         //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

75         /*Task task = new Task();

76         FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);

77         Thread thread = new Thread(futureTask);

78         thread.start();*/

79         

80         try {

81             Thread.sleep(1000);

82         } catch (InterruptedException e1) {

83             e1.printStackTrace();

84         }

85         

86         System.out.println("主線程在執行任務");

87         

88         try {

89             System.out.println("task運行結果"+futureTask.get());

90         } catch (InterruptedException e) {

91             e.printStackTrace();

92         } catch (ExecutionException e) {

93             e.printStackTrace();

94         }

95         

96         System.out.println("所有任務執行完畢");

97     }

98 }

99 class Task implements Callable<Integer>{

100     @Override

101     public Integer call() throws Exception {

102         System.out.println("子線程在進行計算");

103         Thread.sleep(3000);

104         int sum = 0;

105         for(int i=0;i<100;i++)

106             sum += i;

107         return sum;

108     }

109 }

　　如果為了可取消性而使用 Future 但又不提供可用的結果，則可以聲明 Future<?> 形式類型、并返回 null 作為底層任務的結果。



作者：黑馬程序員javaEE培訓學院
首發：http://java.itheima.com/