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@946898963 2017-07-26T07:51:52.000000Z 字数 4934 阅读 823

Java并发编程：Callable、Future和FutureTask

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。以下是本文的目录大纲：

  • Callable与Runnable
  • Future
  • FutureTask
  • 使用示例

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：

  1. public interface Runnable {
  2.     public abstract void run();
  3. }

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()：

  1. public interface Callable<V> {
  2.     /**
  3.      * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
  4.      *
  5.      * @return computed result
  6.      * @throws Exception if unable to compute a result
  7.      */
  8.     V call() throws Exception;
  9. }

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：

  1. <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
  2. <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
  3.     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：

  1. public interface Future<V> {
  2.     boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
  3.     boolean isCancelled();
  4.     boolean isDone();
  5.     V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
  6.     V get(long timeout, TimeUnit unit)
  7.         throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
  8. }

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：

  • 判断任务是否完成；
  • 能够中断任务；
  • 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

我们先来看一下FutureTask的实现：

  1. 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：

  1. public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
  2.     void run();
  3. }

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：

  1. public FutureTask(Callable<V> callable) {
  2. }
  3. public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
  4. }

事实上，FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

使用示例

1.使用Callable+Future获取执行结果

  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
  4.         Task task = new Task();
  5.         Future<Integer> result = executor.submit(task);
  6.         executor.shutdown();
  7.          
  8.         try {
  9.             Thread.sleep(1000);
  10.         } catch (InterruptedException e1) {
  11.             e1.printStackTrace();
  12.         }
  13.          
  14.         System.out.println("主线程在执行任务");
  15.          
  16.         try {
  17.             System.out.println("task运行结果"+result.get());
  18.         } catch (InterruptedException e) {
  19.             e.printStackTrace();
  20.         } catch (ExecutionException e) {
  21.             e.printStackTrace();
  22.         }
  23.          
  24.         System.out.println("所有任务执行完毕");
  25.     }
  26. }
  27. class Task implements Callable<Integer>{
  28.     @Override
  29.     public Integer call() throws Exception {
  30.         System.out.println("子线程在进行计算");
  31.         Thread.sleep(3000);
  32.         int sum = 0;
  33.         for(int i=0;i<100;i++)
  34.             sum += i;
  35.         return sum;
  36.     }
  37. }
  38.  　　执行结果：

2.使用Callable+FutureTask获取执行结果

  1. public class Test {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         //第一种方式
  4.         ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
  5.         Task task = new Task();
  6.         FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
  7.         executor.submit(futureTask);
  8.         executor.shutdown();
  9.          
  10.         //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
  11.         /*Task task = new Task();
  12.         FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
  13.         Thread thread = new Thread(futureTask);
  14.         thread.start();*/
  15.          
  16.         try {
  17.             Thread.sleep(1000);
  18.         } catch (InterruptedException e1) {
  19.             e1.printStackTrace();
  20.         }
  21.          
  22.         System.out.println("主线程在执行任务");
  23.          
  24.         try {
  25.             System.out.println("task运行结果"+futureTask.get());
  26.         } catch (InterruptedException e) {
  27.             e.printStackTrace();
  28.         } catch (ExecutionException e) {
  29.             e.printStackTrace();
  30.         }
  31.          
  32.         System.out.println("所有任务执行完毕");
  33.     }
  34. }
  35. class Task implements Callable<Integer>{
  36.     @Override
  37.     public Integer call() throws Exception {
  38.         System.out.println("子线程在进行计算");
  39.         Thread.sleep(3000);
  40.         int sum = 0;
  41.         for(int i=0;i<100;i++)
  42.             sum += i;
  43.         return sum;
  44.     }
  45. }

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。

  1. public class Test {
  3.     public static void main(String[] args) {
  4.         ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
  5.         Task task = new Task();
  6.         Future<?> result = executor.submit(task);
  7.         executor.shutdown();
  9.         try {
  10.             Thread.sleep(1000);
  11.         } catch (InterruptedException e1) {
  12.             e1.printStackTrace();
  13.         }
  15.         System.out.println("主线程在执行任务");
  17.         try {
  18.             System.out.println("task运行结果"+result.get());
  19.         } catch (InterruptedException e) {
  20.             e.printStackTrace();
  21.         } catch (ExecutionException e) {
  22.             e.printStackTrace();
  23.         }
  25.         System.out.println("所有任务执行完毕");
  26.     }
  27. }
  28. class Task implements Callable<Integer>{
  29.     @Override
  30.     public Integer call() throws Exception {
  31.         System.out.println("子线程在进行计算");
  32.         Thread.sleep(3000);
  33.         int sum = 0;
  34.         for(int i=0;i<100;i++)
  35.             sum += i;
  36.         return null;
  37.     } 
  38. }
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