【Java多線程】Callable、Future與FutureTask的使用

背景

java中有兩個創建線程的方式，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：在執行完任務之後無法獲取執行結果。

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後得到任務執行結果。

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

Callable與Runnable

先說一下java.lang.Runnable吧，它是一個接口，在它裏面只聲明瞭一個run()方法：

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

由於run()方法返回值爲void類型，所以在執行完任務之後無法返回任何結果。

Callable位於java.util.concurrent包下，它也是一個接口，在它裏面也只聲明瞭一個方法，只不過這個方法叫做call()：

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

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。

那麼怎麼使用Callable呢？一般情況下是配合ExecutorService來使用的，在ExecutorService接口中聲明瞭若干個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方法裏面的參數類型就是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後面講述。

一般情況下只使用第一個submit方法和第三個submit方法，第二個submit方法很少使用。

Future

Future就是對於具體的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類位於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接口中聲明瞭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爲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設置爲true，則返回true，若mayInterruptIfRunning設置爲false，則返回false；如果任務還沒有執行，則無論mayInterruptIfRunning爲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。

因爲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。

FutureTask

我們先來看下FutureTask的實現：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {}

發現FutureTask實現了RunnableFuture了，我們去看看RunnableFuture的實現

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    /**
     * Sets this Future to the result of its computation
     * unless it has been cancelled.
     */
    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，那就可以得出FutureTask即可以作爲一個Runnable線程執行，又可以作爲Future得到Callable返回值。

FutureTask提供了兩個構造器，分別爲：

public FutureTask(Callable<V> callable) {}

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {}

事實上，FutureTask是Future的唯一實現類。

使用Demo

1.Callable + Future

public class CallableFutureDemo {
    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 (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

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

2.Callable + FutureTask

public class CallableFutureDemo {
    public static void main(String[] args){
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        Task task = new Task();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(task);
        executor.submit(futureTask);
        // executor.execute(futureTask);  這裏用execute也是可以獲得值的
        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"+futureTask.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

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