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[Java教程]Callable、Future和FutureTask


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 CallableRunnable 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 block20         e.printStackTrace();21       } catch (ExecutionException e) {22         // TODO Auto-generated catch block23         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   @Override29   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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