CallableFuture和FutureTask

Posted 2020-06-14

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。

• callable和runnable

　　java.lang.Runnable吧，它是一个接口，在它里面只声明了一个run()方法：

1 public interface Runnable {
2     public abstract void run();
3 }

　　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()：　

1 public interface Callable<V> {
2     V call() throws Exception;
3 }

　　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。

　　Callable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：

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

　　总之，Callable 接口类似于 Runnable，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返回结果，并且无法抛出经过检查的异常。

• Future

　　Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果。计算完成后只能使用 get 方法来获取结果，如有必要，计算完成前可以阻塞此方法。取消则由 cancel 方法来执行。还提供了其他方法，以确定任务是正常完成还是被取消了。一旦计算完成，就不能再取消计算。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。

　　Future类位于java.util.concurrent包下，它是一个接口：

1 public interface Future<V> {
2     boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
3     boolean isCancelled();
4     boolean isDone();
5     V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
6     V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
7 }

　　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。

• FutureTask

　　FutureTask的实现

1 public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

　　RunnableFuture接口的实现：

1 public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
2     void run();
3 }

　　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。

　　可取消的异步计算。利用开始和取消计算的方法、查询计算是否完成的方法和获取计算结果的方法，此类提供了对 Future 的基本实现。仅在计算完成时才能获取结果；如果计算尚未完成，则阻塞 get 方法。一旦计算完成，就不能再重新开始或取消计算。

　　可使用 FutureTask 包装 Callable 或 Runnable 对象。因为 FutureTask 实现了 Runnable，所以可将 FutureTask 提交给 Executor 执行。  

• 实例

使用future获取输出结果：

 1 ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
 2         
 3         Future<String> future = threadPool.submit(new Callable<String>() {
 4             @Override
 5             public String call() throws Exception {
 6                 Thread.sleep(2000);
 7                 return "hello";
 8             }
 9         });
10         System.out.println("准备计算结果");
11         
12         try {
13             System.out.println("获取结果："+future.get());
14         } catch (InterruptedException e) {
15             e.printStackTrace();
16         } catch (ExecutionException e) {
17             e.printStackTrace();
18         }

使用CompletionService提交一组callable任务，使用take()获取已经完成的callable任务对应的future对象。

 1 ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10);
 2         
 3         CompletionService<Integer> completionService = new ExecutorCompletionService<>(threadPool);
 4         
 5         for (int i = 0; i < 10; i++) {
 6             final int seq = i;
 7             completionService.submit(new Callable<Integer>() {
 8                 @Override
 9                 public Integer call() throws Exception {
10                     Thread.sleep(new Random().nextInt(5000));
11                     return seq;
12                 }
13             });
14         }
15         for (int i = 0; i < 10; i++) {
16             try {
17                 System.out.println(completionService.take().get());
18             } catch (InterruptedException e) {
19                 // TODO Auto-generated catch block
20                 e.printStackTrace();
21             } catch (ExecutionException e) {
22                 // TODO Auto-generated catch block
23                 e.printStackTrace();
24             }
25         }

使用Callable+Future获取执行结果

 1 public class Test {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
 4         Task task = new Task();
 5         Future<Integer> result = executor.submit(task);
 6         executor.shutdown();
 7          
 8         try {
 9             Thread.sleep(1000);
10         } catch (InterruptedException e1) {
11             e1.printStackTrace();
12         }
13          
14         System.out.println("主线程在执行任务");
15          
16         try {
17             System.out.println("task运行结果"+result.get());
18         } catch (InterruptedException e) {
19             e.printStackTrace();
20         } catch (ExecutionException e) {
21             e.printStackTrace();
22         }
23          
24         System.out.println("所有任务执行完毕");
25     }
26 }
27 class Task implements Callable<Integer>{
28     @Override
29     public Integer call() throws Exception {
30         System.out.println("子线程在进行计算");
31         Thread.sleep(3000);
32         int sum = 0;
33         for(int i=0;i<100;i++)
34             sum += i;
35         return sum;
36     }
37 }

使用Callable+FutureTask获取执行结果

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;
    }
}

参考博客：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html

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