Java多线程5 Callable、Future 和FutureTask

前言

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

1 Callable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。

2 Future介绍

2.1 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：

方法	作用
cance(boolean mayInterruptIfRunning)	试图取消执行的任务，参数为true时直接中断正在执行的任务，否则直到当前任务执行完成，成功取消后返回true，否则返回false
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)	设定计算结果的返回时间，如果在规定时间内没有返回计算结果则抛出TimeOutException。

2.2 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。

3 FutureTask

我们先来看一下FutureTask的实现：

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：

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

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：

public FutureTask(Callable<V> callable) {
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}

事实上，FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

4 Future和FutureTask的使用

4.1 使用Callable+Future获取执行结果

public class CallableFutureTest {


    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
        //创建Callable对象任务
        CallableDemo calTask = new CallableDemo();
        //提交任务并获取执行结果
        Future<Integer> future = es.submit(calTask);
        //关闭线程池
        es.shutdown();
        try {
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("主线程在执行其他任务");

            if (future.get() != null) {
                //输出获取到的结果
                System.out.println("future.get()-->" + future.get());
            } else {
                //输出获取到的结果
                System.out.println("future.get()未获取到结果");
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("主线程在执行完成");
    }


}


class CallableDemo implements Callable<Integer> {

    private int sum;

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("Callable子线程开始计算啦！");
        Thread.sleep(2000);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            sum = sum + i;
        }
        System.out.println("Callable子线程计算结束！");
        return sum;
    }
}

Callable子线程开始计算啦！
Callable子线程计算结束！
主线程在执行其他任务
future.get()-->4950
主线程在执行完成

4.2 使用Callable+Future获取执行结果

public class CallableFutureTest {


    public static void main(String[] args) {
//      //创建线程池
//      ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
//      //创建Callable对象任务
//      CallableDemo calTask=new CallableDemo();
//      //提交任务并获取执行结果
//      Future<Integer> future =es.submit(calTask);
//      //关闭线程池
//      es.shutdown();

        //创建线程池
        ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
        //创建Callable对象任务
        CallableDemo calTask = new CallableDemo();
        //创建FutureTask
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(calTask);
        //执行任务
        es.submit(futureTask);
        //关闭线程池
        es.shutdown();
        try {
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("主线程在执行其他任务");

            if (futureTask.get() != null) {
                //输出获取到的结果
                System.out.println("futureTask.get()-->" + futureTask.get());
            } else {
                //输出获取到的结果
                System.out.println("futureTask.get()未获取到结果");
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("主线程在执行完成");


    }
}

class CallableDemo implements Callable<Integer> {

    private int sum;

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("Callable子线程开始计算啦！");
        Thread.sleep(2000);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            sum = sum + i;
        }
        System.out.println("Callable子线程计算结束！");
        return sum;
    }
}

Callable子线程开始计算啦！
Callable子线程计算结束！
主线程在执行其他任务
futureTask.get()-->4950
主线程在执行完成

但其实这两种方法最终是一样的：
第一种方式Callable+Future最终也是以Callable+FutureTask的形式实现的。
在第一种方式中调用了： Future future = executor.submit(task);
那就让我们看看executor.submit(task)的源码吧：

//java.util.concurrent.AbstractExecutorService类中
   /**
     * @throws RejectedExecutionException {@inheritDoc}
     * @throws NullPointerException       {@inheritDoc}
     */
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);//可以看到源码中其实是在submit(Callable<T> task)内部创建了一个RunnableFuture<T>接口实现类
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

而FutureTask又是RunnableFuture的实现类，那就再看看newTaskFor(Callable callable)里面干了什么：

 protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
        return new FutureTask<T>(callable);
    }

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