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Callable、Future和FutureTask浅析

2017-12-21
nivelle

Callable接口

我们先回顾一下java.lang.Runnable接口,就声明了run(),其返回值为void,当然就无法获取结果了。


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

而Callable的接口定义如下:


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


该接口声明了一个名称为call()的方法,同时这个方法可以有返回值V,也可以抛出异常。

无论是Runnable接口的实现类还是Callable接口的实现类,都可以被ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor执行,ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor都实现了ExcutorService接口,而因此Callable需要和Executor框架中的ExcutorService结合使用,我们先看看ExecutorService提供的方法:


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


第一个方法:submit提交一个实现Callable接口的任务,并且返回封装了异步计算结果的Future。

第二个方法:submit提交一个实现Runnable接口的任务,并且指定了在调用Future的get方法时返回的result对象。

第三个方法:submit提交一个实现Runnable接口的任务,并且返回封装了异步计算结果的Future。

因此我们只要创建好我们的线程对象(实现Callable接口或者Runnable接口),然后通过上面3个方法提交给线程池去执行即可。还有点要注意的是,除了我们自己实现Callable对象外,我们还可以使用工厂类Executors来把一个Runnable对象包装成Callable对象。Executors工厂类提供的方法如下:

public static Callable<Object> callable(Runnable task)  
public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result)  

Future接口

Future接口是用来获取异步计算结果的,说白了就是对具体的Runnable或者Callable对象任务执行的结果进行获取(get()),取消(cancel()),判断是否完成等操作。我们看看Future接口的源码:

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;  
}  


方法解析:

V get() :获取异步执行的结果,如果没有结果可用,此方法会阻塞直到异步计算完成。

V get(Long timeout , TimeUnit unit) :获取异步执行结果,如果没有结果可用,此方法会阻塞,但是会有时间限制,如果阻塞时间超过设定的timeout时间,该方法将抛出异常。

boolean isDone() :如果任务执行结束,无论是正常结束或是中途取消还是发生异常,都返回true。

boolean isCanceller() :如果任务完成前被取消,则返回true。

boolean cancel(boolean mayInterruptRunning) :如果任务还没开始,执行cancel(…)方法将返回false;如果任务已经启动,执行cancel(true)方法将以中断执行此任务线程的方式来试图停止任务,如果停止成功,返回true;当任务已经启动,执行cancel(false)方法将不会对正在执行的任务线程产生影响(让线程正常执行到完成),此时返回false;当任务已经完成,执行cancel(…)方法将返回false。mayInterruptRunning参数表示是否中断执行中的线程。

通过方法分析我们也知道实际上Future提供了3种功能:(1)能够中断执行中的任务(2)判断任务是否执行完成(3)获取任务执行完成后额结果。

Future只是一个接口,我们无法直接创建对象

FutureTask类

我们先来看看FutureTask的实现:

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:


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

FutureTask除了实现了Future接口外还实现了Runnable接口,因此FutureTask也可以直接提交给Executor执行。 当然也可以调用线程直接执行(FutureTask.run())。接下来我们根据FutureTask.run()的执行时机来分析其所处的3种状态:

  • 未启动,FutureTask.run()方法还没有被执行之前,FutureTask处于未启动状态,当创建一个FutureTask,而且没有执行FutureTask.run()方法前,这个FutureTask也处于未启动状态。
  • 已启动,FutureTask.run()被执行的过程中,FutureTask处于已启动状态。
  • 已完成,FutureTask.run()方法执行完正常结束,或者被取消或者抛出异常而结束,FutureTask都处于完成状态

下面我们再来看看FutureTask的方法执行示意图

image

  • 当FutureTask处于未启动或已启动状态时,如果此时我们执行FutureTask.get()方法将导致调用线程阻塞;当FutureTask处于已完成状态时,执行FutureTask.get()方法将导致调用线程立即返回结果或者抛出异常。
  • 当FutureTask处于未启动状态时,执行FutureTask.cancel()方法将导致此任务永远不会执行。 当FutureTask处于已启动状态时,执行cancel(true)方法将以中断执行此任务线程的方式来试图停止任务,如果任务取消成功,cancel(…)返回true;但如果执行cancel(false)方法将不会对正在执行的任务线程产生影响(让线程正常执行到完成),此时cancel(…)返回false。当任务已经完成,执行cancel(…)方法将返回false。

FutureTask的两种构造函数:

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


Callable,Future和FutureTask的使用

通过上面的介绍,我们对Callable,Future,FutureTask都有了比较清晰的了解了,那么它们到底有什么用呢?我们前面说过通过这样的方式去创建线程的话,最大的好处就是能够返回结果,加入有这样的场景,我们现在需要计算一个数据,而这个数据的计算比较耗时,而我们后面的程序也要用到这个数据结果,那么这个时Callable岂不是最好的选择?我们可以开设一个线程去执行计算,而主线程继续做其他事,而后面需要使用到这个数据时,我们再使用Future获取不就可以了吗?下面我们就来编写一个这样的实例

使用Callable+Future获取执行结果

public 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<5000;i++){  
            sum=sum+i;  
        }  
        System.out.println("Callable子线程计算结束!");  
        return sum;  
    }  
}  


public class CallableTest {  
      
    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");  
    }  
}  



执行结果:

Callable子线程开始计算啦!

主线程在执行其他任务

Callable子线程计算结束!

future.get()–>12497500

主线程在执行完成

使用Callable+Future获取执行结果


public class CallableTest {  
      
    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();  
        //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");  
    }  
}  



执行结果:

Callable子线程开始计算啦!

主线程在执行其他任务

Callable子线程计算结束!

futureTask.get()–>12497500

主线程在执行完成


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