Callable和Future出現的原因

創建線程的2種方式，一種是直接繼承Thread，另外一種就是實現Runnable接口。
這2種方式都有一個缺陷就是：在執行完任務之後無法獲取執行結果。
如果需要獲取執行結果，就必須通過共享變量或者使用線程通信的方式來達到效果，這樣使用起來就比較麻煩。

而自從Java 1.5開始，就提供了Callable和Future，通過它們可以在任務執行完畢之後得到任務執行結果。

Callable和Future介紹

Callable接口代表一段可以調用並返回結果的代碼;Future接口表示異步任務，是還沒有完成的任務給出的未來結果。所以說Callable用於產生結果，Future用於獲取結果。

Callable接口使用泛型去定義它的返回類型。Executors類提供了一些有用的方法在線程池中執行Callable內的任務。由於Callable任務是並行的（並行就是整體看上去是並行的，其實在某個時間點只有一個線程在執行），我們必須等待它返回的結果。
java.util.concurrent.Future對象為我們解決了這個問題。在線程池提交Callable任務後返回了一個Future對象，使用它可以知道Callable任務的狀態和得到Callable返回的執行結果。Future提供了get()方法讓我們可以等待Callable結束並獲取它的執行結果。

Callable與Runnable

java.lang.Runnable吧，它是一個接口，在它裏面只聲明了一個run()方法：

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

　　由於run()方法返回值為void類型，所以在執行完任務之後無法返回任何結果。

　　Callable位於java.util.concurrent包下，它也是一個接口，在它裏面也只聲明了一個方法，只不過這個方法叫做call()：

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，這是一個泛型接口，call()函數返回的類型就是傳遞進來的V類型。

那麽怎麽使用Callable呢？

一般情況下是配合ExecutorService來使用的，在ExecutorService接口中聲明了若幹個submit方法的重載版本：

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

第一個submit方法裏面的參數類型就是Callable。

暫時只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合來使用的，具體的使用方法講在後面講述。

一般情況下我們使用第一個submit方法和第三個submit方法，第二個submit方法很少使用。

Future

　　Future就是對於具體的Runnable或者Callable任務的執行結果進行取消、查詢是否完成、獲取結果。必要時可以通過get方法獲取執行結果，該方法會阻塞直到任務返回結果。

　　Future類位於java.util.concurrent包下，它是一個接口：

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接口中聲明了5個方法，下面依次解釋每個方法的作用：

cancel方法用來取消任務，如果取消任務成功則返回true，如果取消任務失敗則返回false。參數mayInterruptIfRunning表示是否允許取消正在執行卻沒有執行完畢的任務，如果設置true，則表示可以取消正在執行過程中的任務。如果任務已經完成，則無論mayInterruptIfRunning為true還是false，此方法肯定返回false，即如果取消已經完成的任務會返回false；如果任務正在執行，若mayInterruptIfRunning設置為true，則返回true，若mayInterruptIfRunning設置為false，則返回false；如果任務還沒有執行，則無論mayInterruptIfRunning為true還是false，肯定返回true。

isCancelled方法表示任務是否被取消成功，如果在任務正常完成前被取消成功，則返回 true。

isDone方法表示任務是否已經完成，若任務完成，則返回true；

get()方法用來獲取執行結果，這個方法會產生阻塞，會一直等到任務執行完畢才返回；

get(long timeout, TimeUnit unit)用來獲取執行結果，如果在指定時間內，還沒獲取到結果，就直接返回null。

也就是說Future提供了三種功能：

　　1）判斷任務是否完成；

　　2）能夠中斷任務；

　　3）能夠獲取任務執行結果。

　　因為Future只是一個接口，所以是無法直接用來創建對象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

FutureTask

FutureTask實現了RunnableFuture接口，這個接口的定義如下：

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

可以看到這個接口實現了Runnable和Future接口，接口中的具體實現由FutureTask來實現。這個類的兩個構造方法如下 ：

public FutureTask(Callable<V> callable) {  
        if (callable == null)  
            throw new NullPointerException();  
        sync = new Sync(callable);  
    }  
    public FutureTask(Runnable runnable, V result) {  
        sync = new Sync(Executors.callable(runnable, result));  
    }  

如上提供了兩個構造函數，一個以Callable為參數，另外一個以Runnable為參數。這些類之間的關聯對於任務建模的辦法非常靈活，允許你基於FutureTask的Runnable特性（因為它實現了Runnable接口），把任務寫成Callable，然後封裝進一個由執行者調度並在必要時可以取消的FutureTask。

FutureTask可以由執行者調度，這一點很關鍵。它對外提供的方法基本上就是Future和Runnable接口的組合：get()、cancel、isDone()、isCancelled()和run()，而run()方法通常都是由執行者調用，我們基本上不需要直接調用它。

一個FutureTask的例子

public class MyCallable implements Callable<String> {  
    private long waitTime;   
    public MyCallable(int timeInMillis){   
        this.waitTime=timeInMillis;  
    }  
    @Override  
    public String call() throws Exception {  
        Thread.sleep(waitTime);  
        //return the thread name executing this callable task  
        return Thread.currentThread().getName();  
    }  

}  

public class FutureTaskExample {  
     public static void main(String[] args) {  
        MyCallable callable1 = new MyCallable(1000);                       // 要執行的任務  
        MyCallable callable2 = new MyCallable(2000);  

        FutureTask<String> futureTask1 = new FutureTask<String>(callable1);// 將Callable寫的任務封裝到一個由執行者調度的FutureTask對象  
        FutureTask<String> futureTask2 = new FutureTask<String>(callable2);  

        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);        // 創建線程池並返回ExecutorService實例  
        executor.execute(futureTask1);  // 執行任務  
        executor.execute(futureTask2);    

        while (true) {  
            try {  
                if(futureTask1.isDone() && futureTask2.isDone()){//  兩個任務都完成  
                    System.out.println("Done");  
                    executor.shutdown();                          // 關閉線程池和服務   
                    return;  
                }  

                if(!futureTask1.isDone()){ // 任務1沒有完成，會等待，直到任務完成  
                    System.out.println("FutureTask1 output="+futureTask1.get());  
                }  

                System.out.println("Waiting for FutureTask2 to complete");  
                String s = futureTask2.get(200L, TimeUnit.MILLISECONDS);  
                if(s !=null){  
                    System.out.println("FutureTask2 output="+s);  
                }  
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }catch(TimeoutException e){  
                //do nothing  
            }  
        }  
    }  
}  

運行如上程序後，可以看到一段時間內沒有輸出，因為get()方法等待任務執行完成然後才輸出內容.

輸出結果如下：

FutureTask1 output=pool-1-thread-1
Waiting for FutureTask2 to complete
Waiting for FutureTask2 to complete
Waiting for FutureTask2 to complete
Waiting for FutureTask2 to complete
Waiting for FutureTask2 to complete
FutureTask2 output=pool-1-thread-2
Done

參考：
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html、

多線程-Callable&Future