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>
复制代码

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();
}
复制代码

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) {
}
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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;
}
}
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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
复制代码
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;
}
}
复制代码

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
复制代码

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;
}
复制代码

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);
}
复制代码

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