Callable、Future和FutureTask

时间 2019-11-12

标签 callable future futuretask 繁體版

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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。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。
自从Java 1.5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。
#CountDownLatch用法
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：java

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

因为run()方法返回值为void类型，因此在执行完任务以后没法返回任何结果。
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，只不过这个方法叫作call()：ide

public interface Callable<V> {
    /**
     * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
     *
     * @return computed result
     * @throws Exception if unable to compute a result
     */
    V call() throws Exception;
}

能够看到，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？通常状况下是配合ExecutorService来使用的，在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载版本函数

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

第一个submit方法里面的参数类型就是Callable。
　　暂时只须要知道Callable通常是和ExecutorService配合来使用的，具体的使用方法讲在后面讲述。
　　通常状况下咱们使用第一个submit方法和第三个submit方法，第二个submit方法不多使用。
#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。
Future类位于java.util.concurrent包下，它是一个接口：oop

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接口中声明了5个方法，下面依次解释每一个方法的做用：测试

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，若是在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。
由于Future只是一个接口，因此是没法直接用来建立对象使用的，所以就有了下面的FutureTask。
#FutureTask

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

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。
FutureTask提供了2个构造器：线程

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

事实上，FutureTask是Future接口的一个惟一实现类。 #使用示例code

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        Task task = new Task();
        Future<Integer> result = executor.submit(task);
        executor.shutdown();
         
        //第2种方式
        //ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        //Task task = new Task();
        //FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
        //executor.submit(futureTask);
        //executor.shutdown();

        //第3种方式，注意这种方式和第2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"+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;
    }
}

运行结果：
子线程在进行计算
主线程在执行任务
task运行结果4950
全部任务执行完毕对象

Thread、Runnable、Callable，其中Runnable实现的是void run()方法，Callable实现的是 V call()方法，而且能够返回执行结果，其中Runnable能够提交给Thread来包装下，直接启动一个线程来执行，而Callable则通常都是提交给ExecuteService来执行。
简单来讲，Executor就是Runnable和Callable的调度容器，Future就是对于具体的调度任务的执行结果进行查看，最为关键的是Future能够检查对应的任务是否已经完成，也能够阻塞在get方法上一直等待任务返回结果。Runnable和Callable的差异就是Runnable是没有结果能够返回的，就算是经过Future也看不到任务调度的结果的。继承

/** 
 * 经过简单的测试程序来试验Runnable、Callable经过Executor来调度的时候与Future的关系 
 */  
package com.hadoop.thread;  
  
import java.util.concurrent.Callable;  
import java.util.concurrent.ExecutorService;  
import java.util.concurrent.Executors;  
import java.util.concurrent.Future;  
  
public class RunnableAndCallable2Future {  
  
    public static void main(String[] args) {  
  
        // 建立一个执行任务的服务  
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);  
        try {  
            //1.Runnable经过Future返回结果为空  
            //建立一个Runnable，来调度，等待任务执行完毕，取得返回结果  
            Future<?> runnable1 = executor.submit(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    System.out.println("runnable1 running.");  
                }  
            });  
            System.out.println("Runnable1:" + runnable1.get());  
  
            // 2.Callable经过Future能返回结果  
            //提交并执行任务，任务启动时返回了一个 Future对象，  
            // 若是想获得任务执行的结果或者是异常可对这个Future对象进行操做  
            Future<String> future1 = executor.submit(new Callable<String>() {  
                @Override  
                public String call() throws Exception {  
                    // TODO Auto-generated method stub  
                    return "result=task1";  
                }  
            });  
            // 得到任务的结果，若是调用get方法，当前线程会等待任务执行完毕后才往下执行  
            System.out.println("task1: " + future1.get());  
  
            //3. 对Callable调用cancel能够对对该任务进行中断  
            //提交并执行任务，任务启动时返回了一个 Future对象，  
            // 若是想获得任务执行的结果或者是异常可对这个Future对象进行操做  
            Future<String> future2 = executor.submit(new Callable<String>() {  
                @Override  
                public String call() throws Exception {               
                    try {  
                        while (true) {  
                            System.out.println("task2 running.");  
                            Thread.sleep(50);  
                        }  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        System.out.println("Interrupted task2.");  
                    }  
                    return "task2=false";  
                }  
            });  
              
            // 等待5秒后，再中止第二个任务。由于第二个任务进行的是无限循环  
            Thread.sleep(10);  
            System.out.println("task2 cancel: " + future2.cancel(true));  
  
            // 4.用Callable时抛出异常则Future什么也取不到了  
            // 获取第三个任务的输出，由于执行第三个任务会引发异常  
            // 因此下面的语句将引发异常的抛出  
            Future<String> future3 = executor.submit(new Callable<String>() {  
  
                @Override  
                public String call() throws Exception {  
                    throw new Exception("task3 throw exception!");  
                }  
  
            });  
            System.out.println("task3: " + future3.get());  
        } catch (Exception e) {  
            System.out.println(e.toString());  
        }  
        // 中止任务执行服务  
        executor.shutdownNow();  
    }  
}

执行结果以下：
runnable1 running.
Runnable1:null
task1: result=task1
task2 running.
task2 cancel: true
Interrupted task2.
java.util.concurrent.ExecutionException: java.lang.Exception:Bad flag value!
FutureTask则是一个RunnableFuture<V>，即实现了Runnbale又实现了Futrue<V>这两个接口，另外它还能够包装Runnable和Callable<V>，因此通常来说是一个符合体了，它能够经过Thread包装来直接执行，也能够提交给ExecuteService来执行，而且还能够经过v get()返回执行结果，在线程体没有执行完成的时候，主线程一直阻塞等待，执行完则直接返回结果.接口

public class FutureTaskTest {  
  
    /** 
     * @param args 
     */  
    public static void main(String[] args) {  
        Callable<String> task = new Callable<String>() {  
            public String call() {  
                System.out.println("Sleep start.");  
                try {  
                    Thread.sleep(1000 * 10);  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    // TODO Auto-generated catch block  
                    e.printStackTrace();  
                }  
                System.out.println("Sleep end.");  
                return "time=" + System.currentTimeMillis();  
            }  
        };  
          
        //直接使用Thread的方式执行  
        FutureTask<String> ft = new FutureTask<String>(task);  
        Thread t = new Thread(ft);  
        t.start();  
        try {  
            System.out.println("waiting execute result");  
            System.out.println("result = " + ft.get());  
        } catch (InterruptedException e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        } catch (ExecutionException e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        }  
          
        //使用Executors来执行  
        System.out.println("=========");  
        FutureTask<String> ft2 = new FutureTask<String>(task);  
        Executors.newSingleThreadExecutor().submit(ft2);  
        try {  
            System.out.println("waiting execute result");  
            System.out.println("result = " + ft2.get());  
        } catch (InterruptedException e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        } catch (ExecutionException e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        }  
          
    }  
}

执行结果以下：
waiting execute result
Sleep start.
Sleep end.
result = time=1370844662537

=========

waiting execute result Sleep start. Sleep end. result = time=1370844672542