Java多執行緒5-Callable、Future 和FutureTask
前言
建立執行緒的2種方式，一種是直接繼承Thread，另外一種就是實現Runnable介面。
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，就必須通過共享變數或者使用執行緒通訊的方式來達到效果，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
1 Callable介紹
Callable介面代表一段可以呼叫並返回結果的程式碼;Future介面表示非同步任務，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介面使用泛型去定義它的返回型別。Executors類提供了一些有用的方法線上程池中執行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執行緒在執行），我們必須等待它返回的結果。
java.util.concurrent.Future物件為我們解決了這個問題。線上程池提交Callable任務後返回了一個Future物件，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。
2 Future介紹
2.1 在Future介面中聲明瞭5個方法，下面依次解釋每個方法的作用：
| 方法 | 作用 |
|---|---|
| cance(boolean mayInterruptIfRunning) | 試圖取消執行的任務，引數為true時直接中斷正在執行的任務，否則直到當前任務執行完成，成功取消後返回true，否則返回false |
| 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) | 設定計算結果的返回時間，如果在規定時間內沒有返回計算結果則丟擲TimeOutException。 |
2.2 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只是一個介面，所以是無法直接用來建立物件使用的，因此就有了下面的FutureTask。
3 FutureTask
我們先來看一下FutureTask的實現：
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>
FutureTask類實現了RunnableFuture介面，我們看一下RunnableFuture介面的實現：
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
void run();
}
可以看出RunnableFuture繼承了Runnable介面和Future介面，而FutureTask實現了RunnableFuture介面。所以它既可以作為Runnable被執行緒執行，又可以作為Future得到Callable的返回值。
FutureTask提供了2個構造器：
public FutureTask(Callable<V> callable) {
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}
事實上，FutureTask是Future介面的一個唯一實現類。
4 Future和FutureTask的使用
4.1 使用Callable+Future獲取執行結果
public class CallableFutureTest {
public static void main(String[] args) {
//建立執行緒池
ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
//建立Callable物件任務
CallableDemo calTask = new CallableDemo();
//提交任務並獲取執行結果
Future<Integer> future = es.submit(calTask);
//關閉執行緒池
es.shutdown();
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println("主執行緒在執行其他任務");
if (future.get() != null) {
//輸出獲取到的結果
System.out.println("future.get()-->" + future.get());
} else {
//輸出獲取到的結果
System.out.println("future.get()未獲取到結果");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("主執行緒在執行完成");
}
}
class CallableDemo implements Callable<Integer> {
private int sum;
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("Callable子執行緒開始計算啦！");
Thread.sleep(2000);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
sum = sum + i;
}
System.out.println("Callable子執行緒計算結束！");
return sum;
}
}
Callable子執行緒開始計算啦！ Callable子執行緒計算結束！ 主執行緒在執行其他任務 future.get()-->4950 主執行緒在執行完成
4.2 使用Callable+Future獲取執行結果
public class CallableFutureTest {
public static void main(String[] args) {
////建立執行緒池
//ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
////建立Callable物件任務
//CallableDemo calTask=new CallableDemo();
////提交任務並獲取執行結果
//Future<Integer> future =es.submit(calTask);
////關閉執行緒池
//es.shutdown();
//建立執行緒池
ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
//建立Callable物件任務
CallableDemo calTask = new CallableDemo();
//建立FutureTask
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(calTask);
//執行任務
es.submit(futureTask);
//關閉執行緒池
es.shutdown();
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println("主執行緒在執行其他任務");
if (futureTask.get() != null) {
//輸出獲取到的結果
System.out.println("futureTask.get()-->" + futureTask.get());
} else {
//輸出獲取到的結果
System.out.println("futureTask.get()未獲取到結果");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("主執行緒在執行完成");
}
}
class CallableDemo implements Callable<Integer> {
private int sum;
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("Callable子執行緒開始計算啦！");
Thread.sleep(2000);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
sum = sum + i;
}
System.out.println("Callable子執行緒計算結束！");
return sum;
}
}
Callable子執行緒開始計算啦！ Callable子執行緒計算結束！ 主執行緒在執行其他任務 futureTask.get()-->4950 主執行緒在執行完成
但其實這兩種方法最終是一樣的：
第一種方式Callable+Future最終也是以Callable+FutureTask的形式實現的。
在第一種方式中呼叫了： Future future = executor.submit(task);
那就讓我們看看executor.submit(task)的原始碼吧：
//java.util.concurrent.AbstractExecutorService類中
/**
* @throws RejectedExecutionException {@inheritDoc}
* @throws NullPointerException{@inheritDoc}
*/
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);//可以看到原始碼中其實是在submit(Callable<T> task)內部建立了一個RunnableFuture<T>介面實現類
execute(ftask);
return ftask;
}
而FutureTask又是RunnableFuture的實現類，那就再看看newTaskFor(Callable callable)裡面幹了什麼：
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
return new FutureTask<T>(callable);
}