Java并發編程：Callable、Future和FutureTask

在前面的文章中我們講述了創建線程的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。以下是本文的目錄大綱：

一.Callable與Runnable

二.Future

三.FutureTask

四.使用示例

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一.Callable與Runnable

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

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

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()：

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;

}</pre> 
 
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：
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)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：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    void run();
}
 
 
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：
public FutureTask(Callable<V> callable) {
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}
 
 
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
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;
    }
}</pre> 
 
執行結果：

子線程在進行計算
主線程在執行任務
task運行結果4950
所有任務執行完畢
 
 
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;
    }
}</pre> 
 
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。
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