Java 多线程中的Future

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java 多线程中的Future相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

我们先来了解一下什么是Future

  Future模式是多线程开发中非常常见的一种设计模式。它的核心思想是异步调用。当我们需要执行一段复杂业务代码，可能要的时间很长，我们也许不是马上需要结果，那么这时候就可以把这个代码托管给Future让他慢慢处理，

我们继续做其他事情，等我什么时候需要用到的时候再来调这个结果。

  可能有人会问那为什么不用Thread呢？很显然run方法是没有返回值的这时候就要用到Future。

  Future如何使用能够获取子线程运行的结果呢？在这里顺便提一下Callable接口，Callable产生结果，Future获取结果。如何使用他们两个来获取子线程的运行结果呢？我们先来看个简单的例子。


public static void main(String[] args) 
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    Callable<Integer> calculateCallable = new Callable<Integer>() 
        @Override
        public Integer call() throws Exception 
            // TODO Auto-generated method stub
            Thread.sleep(2000);//模拟耗时时间
            int result = 1+2;
            return result;
        
    ;
    FutureTask<Integer> calculateFutureTask = new FutureTask<>(calculateCallable);
    Thread t1 = new Thread(calculateFutureTask);
    t1.start();
    //现在加入Thread运行的是一个模拟远程调用耗时的服务，并且依赖他的计算结果（比如网络计算器）
    try 
        //模拟耗时任务，主线程做自己的事情，体现多线程的优势


　　　　　System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始");
　　　　　Thread.sleep(3000);
　　　　　System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "结束");



        int a = 3+5;
        Integer result = calculateFutureTask.get();//运行get方法后主线程会等待result结果返回才会继续往下走，可以将Callable的模拟耗时加长做实验
        System.out.println("result = "+(a+result));
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("time = "+(endTime-startTime)+"ms");
     catch (Exception e) 
        
        e.printStackTrace();
    


 




技术图片


从上面可以看到上面耗时大概是3s，其实主要就是主线程sleep(3000)所耗费的时间，如果不使用Future，并且依赖线程的结果，我们可能需要的时间可能是需要5s（子线程2s+主线程3s）。


下面是我看到一篇关于源码的解析，讲的浅显易懂于是就转载过来


作者：Matrix海子


　　　　





一.Callable与Runnable


　　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：














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public interface Runnable 


    public abstract void run();


















 　　由于run()方法返回值为void类型，所以在执行完任务之后无法返回任何结果。


　　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，只不过这个方法叫做call()：














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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;


















 　　可以看到，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？一般情况下是配合ExecutorService来使用的，在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载版本：














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<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。


　　暂时只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合来使用的，具体的使用方法讲在后面讲述。


　　一般情况下我们使用第一个submit方法和第三个submit方法，第二个submit方法很少使用。


二.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。必要时可以通过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：














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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，下面依次解释每个方法的作用：


    

  • cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；如果任务还没有执行，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。
    • 

  • 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)用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。
    • 



　　也就是说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。


三.FutureTask


　　我们先来看一下FutureTask的实现：














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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：














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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：














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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。


四.使用示例


　　1.使用Callable+Future获取执行结果














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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();


         


        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("所有任务执行完毕");


    




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;


    


















 　　执行结果：


技术图片



子线程在进行计算
主线程在执行任务
task运行结果4950
所有任务执行完毕






　　2.使用Callable+FutureTask获取执行结果














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public class Test 


    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类似的，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("所有任务执行完毕");


    




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;


    


















 　　如果为了可取消性而使用 Future 但又不提供可用的结果，则可以声明 Future<?> 形式类型、并返回 null 作为底层任务的结果。
以上是关于Java 多线程中的Future的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 

 java多线程Callable,Future,FutureTask


 Java多线程与并发编程——ConditionCallable&Future


 Java多线程与并发编程——ConditionCallable&Future


 Java多线程与并发编程——ConditionCallable&Future


 Java多线程Future模式


 java多线程异步回调Future