搞懂Runnable、Callable、Future、FutureTask 及应用

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2021-06-22 15:38 360阅读 0赞

一般创建线程只有两种方式，一种是继承Thread，一种是实现Runnable接口。但是这两种创建方式有一个致命的缺点就是没有返回值，没返回值就让人很苦恼了啊。得用共享变量或者其他通信方式才能得到线程处理完的结果，就有点麻烦。

还有一般不提倡使用继承Thread来创建线程方式，因为Java只有单继承，不能继承多个。但是Runnable是接口，所以可以让你的实现类同时实现多个接口。而且之后要上线程池，如果之前你是用Runnable来实现的，那就可以直接传入Runnable给线程池进行管理了！

在Java1.5之后就有了Callable、Future。这二种可以提供线程执行完的结果！

接下来简单介绍下Runnable、Callable 、Future、 FutureTask。

Runnable

Runnable 是一个接口，简单就一个方法，实现run方法，在run方法里面编写你要执行的代码就行了，但是没有任务返回接口，并且无法抛出异常。

public interface Runnable {
        public abstract void run();
    }

简单应用

Runnable runnable =
            new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                System.out.println("2333");
              }
            };
        Thread thread = new Thread(runnable);
        thread.start();

Callable

Callable也是一个接口，很简单就一个call方法，在call方法里面编写你要执行的代码就行了，返回的就是执行的结果了。和Runnable 差别就是它有返回的结果，并且可以抛出异常！一般配合ThreadPoolExecutor使用的。

public interface Callable<V> {
       V call() throws Exception;
    }

简单应用,它不能直接配合Thread 使用。

Callable<String> callable =
            new Callable<String>() {
              @Override
              public String call() throws Exception {
                return "2333";
              }
            };
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
        Future<String> result = executor.submit(callable);
        System.out.println(result.get());

Future

Future也是一个接口，它可以对具体的Runnable或者Callable任务进行取消、判断任务是否已取消、查询任务是否完成、获取任务结果。如果是Runnable的话返回的结果是null(下面会剖析为什么Runnable的任务，Future还能返回结果)。接口里面有以下几个方法。注意两个get方法都会阻塞当前调用get的线程，直到返回结果或者超时才会唤醒当前的线程。

public interface Future<V> {
      boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);  // 取消任务
      boolean isCancelled();  // 判断任务是否已取消  
      boolean isDone(); // 判断任务是否已结束
      V get() throws InterruptedException, ExecutionException;// 获得任务执行结果
      // 获得任务执行结果，支持超时
      V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
    }

简单应用

FutureTask

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不是接口了，是个class。它实现了RunnableFuture接口 `public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>` 而RunnableFuture接口又继承了Runnable和Future `public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V>` 因此它可以作为Runnable被线程执行，又可以有Future的那些操作。它的两个构造器如下

FutureTask(Callable<V> callable);
    FutureTask(Runnable runnable, V result);

简单应用

FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(() -> "2333");
    Thread T1 = new Thread(futureTask);
    T1.start();
    String result = futureTask.get();
    System.out.println(result);

### 线程池应用 ###

一般情况我们在用多线程的时候都会上线程池，而且一般我们使用ThreadPoolExecutor来创建线程池，我的上篇文章已经讲述了ThreadPoolExecutor，这里再补充一下submit用法。

Future<?> submit(Runnable task); // 提交 Runnable 任务
    <T> Future<T> submit(Callable<T> task); // 提交 Callable 任务
    <T> Future<T> submit(Runnable task, T result); // 提交 Runnable 任务及结果引用

也就是说如果我们需要返回任务的执行结果我们就得调用submit方法而不是execute。 submit也不神秘就是封装了一下我们的任务再execute

public Future<?> submit(Runnable task) {
            if (task == null) throw new NullPointerException();
            RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);  //转成 RunnableFuture，传的result是null
            execute(ftask);
            return ftask;
        }
    
        public <T> Future<T> submit(Runnable task, T result) {
            if (task == null) throw new NullPointerException();
            RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task, result);
            execute(ftask);
            return ftask;
        }
    
        public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
            if (task == null) throw new NullPointerException();
            RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
            execute(ftask);
            return ftask;
        }

newTaskFor方法是new了一个FutureTask返回。 所以三个方法其实都是把task转成FutureTask，如果task是Callable，就直接赋值。如果是Runnable 就转为Callable再赋值

task是Callable的情况

protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
            return new FutureTask<T>(callable);
        }
        public FutureTask(Callable<V> callable) {
            if (callable == null)
                throw new NullPointerException();
            this.callable = callable;
            this.state = NEW;      
        }

task是Runnable 的情况

// 按顺序看，层层调用
        protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
            return new FutureTask<T>(runnable, value);
        }
        public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
            this.callable = Executors.callable(runnable, result);  //转 runnable 为 callable 
            this.state = NEW; 
        }
       // 以下为Executors中的方法
        public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) {
            if (task == null)
                throw new NullPointerException();
            return new RunnableAdapter<T>(task, result);
        }
        static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {  //适配器
            final Runnable task;
            final T result;
            RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
                this.task = task;
                this.result = result;
            }
            public T call() {   
                task.run();
                return result;
            }
        }

看了源码就揭开了神秘面纱了，就是因为Future需要返回结果，所以内部task必须是Callable，如果task是Runnable 我就造个假，偷天换日，在Runnable 外面包个Callable马甲，返回的结果在构造时就写好。

如果是调用`Future<?> submit(Runnable task);`提交任务，构造的时候就直接是`RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);`直接塞了个null。所以调用Future.get时，拿到的就是null。所以这样有什么用呢？就只用能来判断任务已经执行完毕，就类似于Thread.join。

这还有个`<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);`你可能会奇怪这有啥用啊，你传入一个result，Future.get的时候返回的不还是这个result嘛。是个没错，但是这样用就行了！

class Task implements Runnable{  //定义task,传入p
        Person p;
        Task(Person r){  // 通过构造函数传入 p
          this.p = p;
        }
        void run() {
          r.setSex("男");      // 可以修改p
        }
    }
    
    Person p = new Person();
    p.setName("小明")；
    ExecutorService executor  = Executors.newFixedThreadPool(1);
    Future<Result> future = executor.submit(new Task(p), p);  
    Person person = future.get();
    person.getSex();

这样就可以得到修改后的结果了！

### 总结 ###

综上所述，知道了Runnable 和Callable 的区别，Callable 可以获得任务结果和抛出异常，Runnable 没结果没异常抛出。

Future可以很容易的获得异步执行的结果，并且对任务进行一些操控。并且get等待结果时会阻塞，所以当任务之间有依赖关系的时候，一个任务依赖另一个任务的结果，可以用Future的get来等待依赖的任务完成的结果。

FutureTask 就是具体的实现类，有Runnable 的特性又有Future的特性，内部包的是Callable ，当然也有接受Runnable 的构造器，只是会偷偷把Runnable 转成Callable 来实现能返回结果的方法。