Java并发编程之Future和FutureTask

时间  2019-12-05
标签 java 并发 编程 future futuretask 栏目 Java 繁體版
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搞过Java或者客户端Android开发的都知道，建立线程的2种方式，一种是直接继承Thread，另一种就是实现Runnable接口。不过，这2种方式都有一个缺陷，就是在执行完任务以后没法获取执行结果。java

若是须要获取执行结果，就必须经过共享变量或者使用线程通讯的方式来达到效果，这就涉及到线程切换和线程通讯等问题，就比较的麻烦。 不过，好在Java 从1.5版本开始，就提供了Callable和Future，经过它们能够在任务执行完毕以后获得任务执行结果。bash

Callable与Runnable

先看一下java.lang.Runnable，Runnable是一个接口，它里面只声明了一个run()方法。代码以下：多线程

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}
复制代码

因为run()方法是一个void类型的，因此在执行完任务以后没法返回任何结果。异步

Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一个接口，它里面也只声明了一个方法，只不过这个方法叫作call()。代码以下：ide

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

能够发现，Callable接受一个泛型，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？通常状况下Callable须要和ExecutorService配合使用，在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载版本。函数

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
Future<?> submit(Runnable task);
复制代码

其中，第一个submit方法里面的参数类型就是Callable。如下是一个完整的使用示例：ui

package thread.learn;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class CallableAndFuture {
    static class MyThread implements Callable<String> {
        @Override
        public String call() throws Exception {
            return "Hello world";
        }
    }

    static class MyThread2 implements Runnable {
        @Override
        public void run() {

        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<String> future = threadPool.submit(new MyThread());

        try {
            System.out.println(future.get());
        } catch (Exception e) {

        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }
    }
}
复制代码

Future

Future表示一个可能尚未完成的异步任务的结果，针对这个结果能够添加Callback以便在任务执行成功或失败后做出相应的操做。必要时能够经过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。spa

Future类位于java.util.concurrent包下，它也是一个接口，定义以下：线程

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;
}
复制代码

能够发现，Future接口中声明了5个方法，具体的含义以下：code

  • cancel()：cancel方法用来取消任务，若是取消任务成功则返回true，若是取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否容许取消正在执行却没有执行完毕的任务，若是设置true，则表示能够取消正在执行过程当中的任务。若是任务已经完成，则不管mayInterruptIfRunning为true仍是false，此方法确定返回false，即若是取消已经完成的任务会返回false；若是任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；若是任务尚未执行，则不管mayInterruptIfRunning为true仍是false，确定返回true。
  • isCancelled()：isCancelled方法表示任务是否被取消成功，若是在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。
  • isDone()：isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true。
  • get()：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，若是在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。

综上能够发现，Future具备3种能力： 1 ）判断任务是否完成； 2）可以中断任务； 3）可以获取任务执行结果。

同时，Future有4个子类，类图结构以下：

在这里插入图片描述
RunnableFuture RunnableFuture接口同时继承Future接口和Runnable接口，并在成功执行run方法返回执行结果。这个接口的实现类有FutureTask，一个可取消的异步计算类。 FutureTask能用来包装一个Callable或Runnable对象，由于它实现了Runnable接口，并且它能被传递到Executor进行执行。为了提供单例类，这个类在建立自定义的工做类时提供了protected构造函数。

ScheduledFuture ScheduledFuture接口表示一个延时的行为能够被取消，一般须要将一个安排好的Future配合定时任务SchedualedExecutorService执行，并返回执行的结果。

CompleteFuture Complete表示操做已完成，因此CompleteFuture表示一个异步操做已完成的结果。当两个或多个线程要执行完成或取消操做时，只有一个可以成功。

ForkJoinPool ForkJoinPool是一个基于任务的抽象类，能够经过ForkJoinPool来执行。一个ForkJoinTask是相似于线程实体，可是相对于线程实体是轻量级的。大量的任务和子任务会被ForkJoinPool池中的真实线程挂起来，以某些使用限制为代价。

FutureTask

先来看一下FutureTask的实现，源码以下：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>
复制代码

FutureTask类实现了RunnableFuture接口，再看一下RunnableFuture接口的实现。源码以下：

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

能够看出，RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask实现了RunnableFuture接口。因此它既能够做为Runnable被线程执行，又能够做为Future获得Callable的返回值。

示例1

Callable+Future获取多线程的执行结果。

public class FutureDemo {

    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("主线程在执行任务");

        try {
            System.out.println("task运行结果"+result.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("全部任务执行完毕");
    }
}

class Task implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("子线程在进行计算");
        Thread.sleep(3000);
        int sum = 0;
        for(int i=0;i<100;i++){
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}
复制代码

执行结果：

子线程在进行计算
主线程在执行任务
task运行结果4950
全部任务执行完毕
复制代码

示例2

使用Callable+FutureTask获取多线程的执行结果。

public class FutureTask {

    public static void main(String[] args) {
        //第一种方式
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        Task task = new Task();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
        executor.submit(futureTask);
        executor.shutdown();

        //第二种方式，注意这种方式和第一种方式效果是相似的，只不过一个使用的是ExecutorService，一个使用的是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("主线程在执行任务");

        try {
            System.out.println("task运行结果"+futureTask.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("全部任务执行完毕");
    }
}


class Task implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("子线程在进行计算");
        Thread.sleep(3000);
        int sum = 0;
        for(int i=0;i<100;i++){
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}
复制代码

示例3

例如，下面是一个典型的多线程场景：好比去吃早点时，点了包子和凉菜，包子须要等3分钟，凉菜只需1分钟，若是是串行的一个执行，在吃上早点的时候须要等待4分钟，可是由于你在等包子的时候，能够同时准备凉菜，因此在准备凉菜的过程当中，能够同时准备包子，这样只须要等待3分钟。

public class FutureTaskDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        // 等凉菜
        Callable ca1=new Callable() {
            @Override
            public Object call() throws Exception {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (Exception e){
                  e.printStackTrace();
                }
                return "等凉菜";
            }
        };

        FutureTask<String> ft1 = new FutureTask<String>(ca1);
        new Thread(ft1).start();

        //等包子
        Callable ca2=new Callable() {
            @Override
            public Object call() throws Exception {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                }catch (Exception e){
                    e.printStackTrace();
                }
                return "等包子";
            }
        };


        FutureTask<String> ft2 = new FutureTask<String>(ca2);
        new Thread(ft2).start();

        System.out.println(ft1.get());
        System.out.println(ft2.get());

        long end = System.currentTimeMillis();

        System.out.println(end-start);
    }
}
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