一、摘要
在前幾篇線程系列文章中，我們介紹了線程池的相關技術，任務執行類只需要實現Runnable接口，然後交給線程池，就可以輕鬆的實現異步執行多個任務的目標，提升程序的執行效率，比如如下異步執行任務下載。
// 創建一個線程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 提交任務
executor.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 執行下載某文件任務
System.out.println("執行下載某文件任務");
}
});
而實際上Runnable接口並不能滿足所有的需求，比如有些場景下，我們想要獲取任務執行的返回結果，Runnable接口因爲無返回值，只能想辦法通過額外的方式來寫入和讀取，操作起來十分不便。
因此，從 JDK 1.5 開始，Java 標準庫提供了一個Callable接口，與Runnable接口相比，它的方法上多了一個返回值；同時Callable是一個泛型接口，可以返回指定類型的結果，比如如下的實現類！
public class Task implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
// 執行下載某文件任務
System.out.println("執行下載某文件任務");
return "xxx";
}
}
問題來了，如何獲取異步執行的結果呢？
在 JDK 1.5 中，Java 標準庫還提供了一個Future接口，它可以用來獲取異步執行的結果。
下面我們一起來了解一下這個Future接口！
二、Future
Future接口，表示一個可能還沒有完成異步任務的結果，它提供了檢查任務是否已完成、以及等待任務完成並獲取結果等方法。
如果看過ExecutorService.submit()方法，會發現它的返回參數都是Future類型，Future類型的實例可以用來獲取異步任務執行的結果。
下面我們先來看一個簡單的示例，以便於更好的理解！
public class Task implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
// 執行下載某文件任務，並返回文件名稱
System.out.println("thread name:" + Thread.currentThread().getName() + " 開始執行下載任務");
return "xxx.png";
}
}
public class FutureTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 創建一個線程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
// 初始化一個任務
Callable<String> task = new Task();
// 提交任務並獲得Future的實例
Future<String> future = executor.submit(task);
// 從Future獲取異步執行返回的結果(可能會阻塞等待結果)
String result =future.get();
System.out.println("任務執行結果：" + result);
// 任務執行完畢之後，關閉線程池（可選）
executor.shutdown();
}
}
輸出結果如下：
thread name:pool-1-thread-1 開始執行下載任務
任務執行結果：xxx.png
從以上的示例可以清晰的看到，當需要獲取異步線程的執行結果返回值時，通常需要搭配使用Future和Callable接口來實現，大體可以用如下步驟來概括：
- 1.首先提交一個實現
Callable接口的任務到線程池中 - 2.然後獲取一個
Future類型的對象 - 3.最後在主線程中調用
Future對象的get()方法，如果異步任務執行完成，就可以直接獲得結果；如果異步任務執行沒有完成，get()方法會阻塞，直到任務執行完成後才能獲取結果
分析源碼你會發現，Callable接口主要用途是定義一個支持返回結果的方法；重點實現主要集中在Future接口上。
下面我們重點來看下Future接口方法！
2.1、Future 接口方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
get() |
獲取結果（會阻塞等待） |
get(long timeout, TimeUnit unit) |
在指定的時間內獲取結果，如果超時，會拋異常並退出等待狀態 |
cancel(boolean mayInterruptIfRunning) |
嘗試取消當前任務，當傳入參數爲true時，表示嘗試中斷任務的執行，false表示不中斷，繼續執行直到完成，如果取消成功，返回true；反之false |
isCancelled() |
判斷任務是否已取消 |
isDone() |
判斷任務是否已完成 |
2.2、Future 接口實現類
Future本質其實是一個接口，並不是具體的實現類，真正負責工作的還是它的實現類來完成。
我們還是以上文的線程池ExecutorService.submit()方法爲例，看看它用的是哪種實現類！
分析一下源碼，會發現線程池用的實現類是FutureTask，關鍵核心源碼如下：
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
return new FutureTask<T>(callable);
}
FutureTask類是一個實現了Future接口所有功能的具體類，可直接使用它來實現獲取異步任務執行的結果值。
FutureTask的工作原理其實也並不複雜，它接受一個Callable或者Runnable對象作爲參數，然後在線程池執行器中執行該任務，最後通過get()方法可以同步等待獲取任務的執行結果。
真正起到關鍵作用的是，在FutureTask內部，封裝了一個狀態變量，用於記錄任務的狀態（等待、運行、完成、取消等），以及任務執行結果或異常信息，通過該狀態變量，我們可以判斷任務是否已完成、以及獲取任務的執行結果等信息。
因爲FutureTask也實現了Runnable接口，因此我們也可以將FutureTask作爲任務，提交給線程池執行器。
具體示例如下：
public class FutureTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1.創建一個線程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
// 2.初始化一個任務
Callable<String> callable = new Task();
// 3.創建FutureTask對象
FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(callable);
// 4.提交任務給執行器執行
executor.execute(futureTask);
// 5.獲取任務的執行結果
String result = futureTask.get(3, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("任務執行結果：" + result);
// 6.關閉線程池（可選）
executor.shutdown();
}
}
輸出結果同上！
如果想嘗試取消任務的執行，也可以通過如下方式來實現！
boolean isSuccess = futureTask.cancel(true);
System.out.println("任務是否取消成功：" + isSuccess);
除此之外，如果仔細的分析Future接口的類關係，會發現它的實現類非常的多，FutureTask只是它的一個基礎實現類而已，部分類關係圖如下！
其它常用實現類簡介：
CompletableFuture：支持傳入回調對象，當異步任務完成或者發生異常時，自動調用回調對象的回調方法ForkJoinTask：支持把一個大任務拆成多個小任務，然後並行執行，在多核 CPU 上可以顯著提升程序的執行效率ScheduledFuture：支持週期性定時的執行任務，其中ScheduledFutureTask是一個私有類，只能通過ScheduledThreadPoolExecutor初始化操作
關於CompletableFuture、ForkJoinTask和ScheduledFuture，我們會在後面的文章中，再次單獨介紹具體的用法。
三、小結
本文主要圍繞Future接口用法做了一次簡單的知識總結，其中FutureTask類是Future接口中一個非常重要的實現類，通過它可以獲取異步任務執行的返回值，通常用於異步計算帶有返回值的任務。
限於篇幅的原因，本文沒有對FutureTask做過深入的原理講解，主要圍繞具體用法進行介紹，有興趣的朋友可以閱讀這篇文章《Java的Future機制詳解》，以便更清晰的瞭解它的實現原理。
如果有描述不對的地方，歡迎留言指出，共同進步！
四、參考
1.https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744/1306581155184674
2.https://www.cnblogs.com/xrq730/p/4872722.html