Java程序员必须掌握的线程知识-Callable和Future

左手的ㄟ右手 2021-11-23 09:44 260阅读 0赞

# Callable和Future出现的原因 #

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和Future介绍 #

Callable接口代表一段可以调用并返回结果的代码;Future接口表示异步任务，是还没有完成的任务给出的未来结果。所以说Callable用于产生结果，Future用于获取结果。

Callable接口使用泛型去定义它的返回类型。Executors类提供了一些有用的方法在线程池中执行Callable内的任务。由于Callable任务是并行的（并行就是整体看上去是并行的，其实在某个时间点只有一个线程在执行），我们必须等待它返回的结果。   
java.util.concurrent.Future对象为我们解决了这个问题。在线程池提交Callable任务后返回了一个Future对象，使用它可以知道Callable任务的状态和得到Callable返回的执行结果。Future提供了get()方法让我们可以等待Callable结束并获取它的执行结果。

# Callable与Runnable #

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。

# 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 #

## FutureTask实现了RunnableFuture接口，这个接口的定义如下： ##

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

可以看到这个接口实现了Runnable和Future接口，接口中的具体实现由FutureTask来实现。这个类的两个构造方法如下 ：

public FutureTask(Callable<V> callable) { if (callable == null) throw new NullPointerException(); sync = new Sync(callable); } public FutureTask(Runnable runnable, V result) { sync = new Sync(Executors.callable(runnable, result)); }

如上提供了两个构造函数，一个以Callable为参数，另外一个以Runnable为参数。这些类之间的关联对于任务建模的办法非常灵活，允许你基于FutureTask的Runnable特性（因为它实现了Runnable接口），把任务写成Callable，然后封装进一个由执行者调度并在必要时可以取消的FutureTask。

FutureTask可以由执行者调度，这一点很关键。它对外提供的方法基本上就是Future和Runnable接口的组合：get()、cancel、isDone()、isCancelled()和run()，而run()方法通常都是由执行者调用，我们基本上不需要直接调用它。

# 一个FutureTask的例子 #

public class MyCallable implements Callable<String> { private long waitTime; public MyCallable(int timeInMillis){ this.waitTime=timeInMillis; } @Override public String call() throws Exception { Thread.sleep(waitTime); //return the thread name executing this callable task return Thread.currentThread().getName(); } }

public class FutureTaskExample { public static void main(String[] args) { MyCallable callable1 = new MyCallable(1000); // 要执行的任务 MyCallable callable2 = new MyCallable(2000); FutureTask<String> futureTask1 = new FutureTask<String>(callable1);// 将Callable写的任务封装到一个由执行者调度的FutureTask对象 FutureTask<String> futureTask2 = new FutureTask<String>(callable2); ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2); // 创建线程池并返回ExecutorService实例 executor.execute(futureTask1); // 执行任务 executor.execute(futureTask2); while (true) { try { if(futureTask1.isDone() && futureTask2.isDone()){ // 两个任务都完成 System.out.println("Done"); executor.shutdown(); // 关闭线程池和服务 return; } if(!futureTask1.isDone()){ // 任务1没有完成，会等待，直到任务完成 System.out.println("FutureTask1 output="+futureTask1.get()); } System.out.println("Waiting for FutureTask2 to complete"); String s = futureTask2.get(200L, TimeUnit.MILLISECONDS); if(s !=null){ System.out.println("FutureTask2 output="+s); } } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); }catch(TimeoutException e){ //do nothing } } } }

运行如上程序后，可以看到一段时间内没有输出，因为get()方法等待任务执行完成然后才输出内容.

## 输出结果如下： ##

FutureTask1 output=pool-1-thread-1 Waiting for FutureTask2 to complete Waiting for FutureTask2 to complete Waiting for FutureTask2 to complete Waiting for FutureTask2 to complete Waiting for FutureTask2 to complete FutureTask2 output=pool-1-thread-2 Done

参考：   
[http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html][http_www.cnblogs.com_dolphin0520_p_3949310.html]、   
[http://blog.csdn.net/mazhimazh/article/details/19291965][http_blog.csdn.net_mazhimazh_article_details_19291965]   
[http://blog.csdn.net/vking\_wang/article/details/9470499][http_blog.csdn.net_vking_wang_article_details_9470499]

转载于:https://www.cnblogs.com/williamjie/p/11164730.html

[http_www.cnblogs.com_dolphin0520_p_3949310.html]: http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html
[http_blog.csdn.net_mazhimazh_article_details_19291965]: http://blog.csdn.net/mazhimazh/article/details/19291965
[http_blog.csdn.net_vking_wang_article_details_9470499]: http://blog.csdn.net/vking_wang/article/details/9470499