Java多線程程式設計：Callable、Future和FutureTask淺析（多線程程式設計之四）

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Java多線程：Callable、Future和FutureTask淺析（多線程程式設計之四）

通過前面幾篇的學習，我們知道建立線程的方式有兩種，一種是實作Runnable接口，另一種是繼承Thread，但是這兩種方式都有個缺點，那就是在任務執行完成之後無法擷取傳回結果，那如果我們想要擷取傳回結果該如何實作呢？還記上一篇Executor架構結構中提到的Callable接口和Future接口嗎？，是的，從JAVA SE 5.0開始引入了Callable和Future，通過它們建構的線程，在任務執行完成後就可以擷取執行結果，今天我們就來聊聊線程建立的第三種方式，那就是實作Callable接口。

Java多線程程式設計：Callable、Future和FutureTask淺析（多線程程式設計之四）

1.Callable<V>接口我們先回顧一下java.lang.Runnable接口，就聲明了run(),其傳回值為void，當然就無法擷取結果了。

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

而Callable的接口定義如下

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

該接口聲明了一個名稱為call()的方法，同時這個方法可以有傳回值V，也可以抛出異常。嗯，對該接口我們先了解這麼多就行，下面我們來說明如何使用，前篇文章我們說過，無論是Runnable接口的實作類還是Callable接口的實作類，都可以被ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor執行， ThreadPoolExecutor或ScheduledThreadPoolExecutor都實作了 ExcutorService接口，而是以 Callable需要和Executor架構中的ExcutorService結合使用，我們先看看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);

第一個方法：submit送出一個實作Callable接口的任務，并且傳回封裝了異步計算結果的Future。第二個方法：submit送出一個實作Runnable接口的任務，并且指定了在調用Future的get方法時傳回的result對象。第三個方法：submit送出一個實作Runnable接口的任務，并且傳回封裝了異步計算結果的Future。是以我們隻要建立好我們的線程對象（實作Callable接口或者Runnable接口），然後通過上面3個方法送出給線程池去執行即可。還有點要注意的是，除了我們自己實作Callable對象外，我們還可以使用工廠類Executors來把一個Runnable對象包裝成Callable對象。Executors工廠類提供的方法如下：

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

2.Future<V>接口

Future<V>接口是用來擷取異步計算結果的，說白了就是對具體的Runnable或者Callable對象任務執行的結果進行擷取(get()),取消(cancel()),判斷是否完成等操作。我們看看Future接口的源碼：

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() ：擷取異步執行的結果，如果沒有結果可用，此方法會阻塞直到異步計算完成。 V get(Long timeout , TimeUnit unit) ：擷取異步執行結果，如果沒有結果可用，此方法會阻塞，但是會有時間限制，如果阻塞時間超過設定的timeout時間，該方法将抛出異常。 boolean isDone() ：如果任務執行結束，無論是正常結束或是中途取消還是發生異常，都傳回true。 boolean isCanceller() ：如果任務完成前被取消，則傳回true。 boolean cancel(boolean mayInterruptRunning) ：如果任務還沒開始，執行cancel(...)方法将傳回false；如果任務已經啟動，執行cancel(true)方法将以中斷執行此任務線程的方式來試圖停止任務，如果停止成功，傳回true；當任務已經啟動，執行cancel(false)方法将不會對正在執行的任務線程産生影響(讓線程正常執行到完成)，此時傳回false；當任務已經完成，執行cancel(...)方法将傳回false。mayInterruptRunning參數表示是否中斷執行中的線程。通過方法分析我們也知道實際上Future提供了3種功能：（1）能夠中斷執行中的任務（2）判斷任務是否執行完成（3）擷取任務執行完成後額結果。但是我們必須明白Future隻是一個接口，我們無法直接建立對象，是以就需要其實作類FutureTask登場啦。 3.FutureTask類

我們先來看看FutureTask的實作

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

FutureTask類實作了RunnableFuture接口，我們看一下RunnableFuture接口的實作：

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

分析：FutureTask除了實作了Future接口外還實作了Runnable接口，是以FutureTask也可以直接送出給Executor執行。當然也可以調用線程直接執行（FutureTask.run()）。接下來我們根據FutureTask.run()的執行時機來分析其所處的3種狀态：（1）未啟動，FutureTask.run()方法還沒有被執行之前，FutureTask處于未啟動狀态，當建立一個FutureTask，而且沒有執行FutureTask.run()方法前，這個FutureTask也處于未啟動狀态。（2）已啟動，FutureTask.run()被執行的過程中，FutureTask處于已啟動狀态。（3）已完成，FutureTask.run()方法執行完正常結束，或者被取消或者抛出異常而結束，FutureTask都處于完成狀态。

Java多線程程式設計：Callable、Future和FutureTask淺析（多線程程式設計之四）

下面我們再來看看FutureTask的方法執行示意圖（方法和Future接口基本是一樣的，這裡就不過多描述了）

Java多線程程式設計：Callable、Future和FutureTask淺析（多線程程式設計之四）

分析：（1）當FutureTask處于未啟動或已啟動狀态時，如果此時我們執行FutureTask.get()方法将導緻調用線程阻塞；當FutureTask處于已完成狀态時，執行FutureTask.get()方法将導緻調用線程立即傳回結果或者抛出異常。（2）當FutureTask處于未啟動狀态時，執行FutureTask.cancel()方法将導緻此任務永遠不會執行。當FutureTask處于已啟動狀态時，執行cancel(true)方法将以中斷執行此任務線程的方式來試圖停止任務，如果任務取消成功，cancel(...)傳回true；但如果執行cancel(false)方法将不會對正在執行的任務線程産生影響(讓線程正常執行到完成)，此時cancel(...)傳回false。當任務已經完成，執行cancel(...)方法将傳回false。最後我們給出FutureTask的兩種構造函數：

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

3.Callable<V>/Future<V>/FutureTask的使用

通過上面的介紹，我們對Callable，Future，FutureTask都有了比較清晰的了解了，那麼它們到底有什麼用呢？我們前面說過通過這樣的方式去建立線程的話，最大的好處就是能夠傳回結果，加入有這樣的場景，我們現在需要計算一個資料，而這個資料的計算比較耗時，而我們後面的程式也要用到這個資料結果，那麼這個時 Callable豈不是最好的選擇？我們可以開設一個線程去執行計算，而主線程繼續做其他事，而後面需要使用到這個資料時，我們再使用Future擷取不就可以了嗎？下面我們就來編寫一個這樣的執行個體 3.1 使用Callable+Future擷取執行結果

Callable實作類如下：

package com.zejian.Executor;
import java.util.concurrent.Callable;
public class CallableDemo implements Callable<Integer> {
private int sum;
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println( "Callable子線程開始計算啦！");
Thread.sleep( );
for( int i= ;i< ;i++){
sum=sum+i;
}
System.out.println( "Callable子線程計算結束！");
return sum;
}
}

Callable執行測試類如下：

package com.zejian.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) {
//建立線程池
ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
//建立Callable對象任務
CallableDemo calTask= new CallableDemo();
//送出任務并擷取執行結果
Future<Integer> future =es.submit(calTask);
//關閉線程池
es.shutdown();
try {
Thread.sleep( );
System.out.println( "主線程在執行其他任務");
if(future.get()!= null){
//輸出擷取到的結果
System.out.println( "future.get()-->"+future.get());
} else{
//輸出擷取到的結果
System.out.println( "future.get()未擷取到結果");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println( "主線程在執行完成");
}
}

執行結果：

Callable子線程開始計算啦！

主線程在執行其他任務 Callable子線程計算結束！ future.get()-->12497500 主線程在執行完成

3.2 使用Callable+FutureTask擷取執行結果

package com.zejian.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.FutureTask;
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) {
// //建立線程池
// ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
// //建立Callable對象任務
// CallableDemo calTask=new CallableDemo();
// //送出任務并擷取執行結果
// Future<Integer> future =es.submit(calTask);
// //關閉線程池
// es.shutdown();
//建立線程池
ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
//建立Callable對象任務
CallableDemo calTask= new CallableDemo();
//建立FutureTask
FutureTask<Integer> futureTask= new FutureTask<>(calTask);
//執行任務
es.submit(futureTask);
//關閉線程池
es.shutdown();
try {
Thread.sleep( );
System.out.println( "主線程在執行其他任務");
if(futureTask.get()!= null){
//輸出擷取到的結果
System.out.println( "futureTask.get()-->"+futureTask.get());
} else{
//輸出擷取到的結果
System.out.println( "futureTask.get()未擷取到結果");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println( "主線程在執行完成");
}
}

執行結果：

Callable子線程開始計算啦！主線程在執行其他任務 Callable子線程計算結束！ futureTask.get()-->12497500 主線程在執行完成

主要參考資料： java并發程式設計的藝術相關文章：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html

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1.Callable<V>接口我們先回顧一下java.lang.Runnable接口，就聲明了run(),其傳回值為void，當然就無法擷取結果了。

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

而Callable的接口定義如下

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

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

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

2.Future<V>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;
}

我們先來看看FutureTask的實作

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

FutureTask類實作了RunnableFuture接口，我們看一下RunnableFuture接口的實作：

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

Java多線程程式設計：Callable、Future和FutureTask淺析（多線程程式設計之四）

下面我們再來看看FutureTask的方法執行示意圖（方法和Future接口基本是一樣的，這裡就不過多描述了）

Java多線程程式設計：Callable、Future和FutureTask淺析（多線程程式設計之四）

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

3.Callable<V>/Future<V>/FutureTask的使用

Callable實作類如下：

package com.zejian.Executor;
import java.util.concurrent.Callable;
public class CallableDemo implements Callable<Integer> {
private int sum;
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println( "Callable子線程開始計算啦！");
Thread.sleep( );
for( int i= ;i< ;i++){
sum=sum+i;
}
System.out.println( "Callable子線程計算結束！");
return sum;
}
}

Callable執行測試類如下：

package com.zejian.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) {
//建立線程池
ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
//建立Callable對象任務
CallableDemo calTask= new CallableDemo();
//送出任務并擷取執行結果
Future<Integer> future =es.submit(calTask);
//關閉線程池
es.shutdown();
try {
Thread.sleep( );
System.out.println( "主線程在執行其他任務");
if(future.get()!= null){
//輸出擷取到的結果
System.out.println( "future.get()-->"+future.get());
} else{
//輸出擷取到的結果
System.out.println( "future.get()未擷取到結果");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println( "主線程在執行完成");
}
}

執行結果：

Callable子線程開始計算啦！

主線程在執行其他任務 Callable子線程計算結束！ future.get()-->12497500 主線程在執行完成

3.2 使用Callable+FutureTask擷取執行結果

package com.zejian.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.FutureTask;
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) {
// //建立線程池
// ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
// //建立Callable對象任務
// CallableDemo calTask=new CallableDemo();
// //送出任務并擷取執行結果
// Future<Integer> future =es.submit(calTask);
// //關閉線程池
// es.shutdown();
//建立線程池
ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
//建立Callable對象任務
CallableDemo calTask= new CallableDemo();
//建立FutureTask
FutureTask<Integer> futureTask= new FutureTask<>(calTask);
//執行任務
es.submit(futureTask);
//關閉線程池
es.shutdown();
try {
Thread.sleep( );
System.out.println( "主線程在執行其他任務");
if(futureTask.get()!= null){
//輸出擷取到的結果
System.out.println( "futureTask.get()-->"+futureTask.get());
} else{
//輸出擷取到的結果
System.out.println( "futureTask.get()未擷取到結果");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println( "主線程在執行完成");
}
}

執行結果：

Callable子線程開始計算啦！主線程在執行其他任務 Callable子線程計算結束！ futureTask.get()-->12497500 主線程在執行完成

主要參考資料： java并發程式設計的藝術相關文章：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html

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