Java并發程式設計：Callable、Future和FutureTask

在前面的文章中我們講述了建立線程的2種方式，一種是直接繼承thread，另外一種就是實作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擷取執行結果。

　　如果需要擷取執行結果，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。

　　今天我們就來讨論一下callable、future和futuretask三個類的使用方法。以下是本文的目錄大綱：

　　一.callable與runnable

　　二.future

　　三.futuretask

　　四.使用示例

　　若有不正之處請多多諒解，并歡迎批評指正。

　　先說一下java.lang.runnable吧，它是一個接口，在它裡面隻聲明了一個run()方法：

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<code>public</code> <code>interface</code> <code>runnable {</code>

<code>    </code><code>public</code> <code>abstract</code> <code>void</code> <code>run();</code>

<code>}</code>

 　　由于run()方法傳回值為void類型，是以在執行完任務之後無法傳回任何結果。

　　callable位于java.util.concurrent包下，它也是一個接口，在它裡面也隻聲明了一個方法，隻不過這個方法叫做call()：

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<code>public</code> <code>interface</code> <code>callable&lt;v&gt; {</code>

<code>    </code><code>/**</code>

<code>     </code><code>* computes a result, or throws an exception if unable to do so.</code>

<code>     </code><code>*</code>

<code>     </code><code>* @return computed result</code>

<code>     </code><code>* @throws exception if unable to compute a result</code>

<code>     </code><code>*/</code>

<code>    </code><code>v call() </code><code>throws</code> <code>exception;</code>

 　　可以看到，這是一個泛型接口，call()函數傳回的類型就是傳遞進來的v類型。

　　那麼怎麼使用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：

<code>&lt;t&gt; future&lt;t&gt; submit(callable&lt;t&gt; task);</code>

<code>&lt;t&gt; future&lt;t&gt; submit(runnable task, t result);</code>

<code>future&lt;?&gt; submit(runnable task);</code>

　　第一個submit方法裡面的參數類型就是callable。

　　暫時隻需要知道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就是對于具體的runnable或者callable任務的執行結果進行取消、查詢是否完成、擷取結果。必要時可以通過get方法擷取執行結果，該方法會阻塞直到任務傳回結果。

　　future類位于java.util.concurrent包下，它是一個接口：

<code>public</code> <code>interface</code> <code>future&lt;v&gt; {</code>

<code>    </code><code>boolean</code> <code>cancel(</code><code>boolean</code> <code>mayinterruptifrunning);</code>

<code>    </code><code>boolean</code> <code>iscancelled();</code>

<code>    </code><code>boolean</code> <code>isdone();</code>

<code>    </code><code>v get() </code><code>throws</code> <code>interruptedexception, executionexception;</code>

<code>    </code><code>v get(</code><code>long</code> <code>timeout, timeunit unit)</code>

<code>        </code><code>throws</code> <code>interruptedexception, executionexception, timeoutexception;</code>

 　　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傳回true，如果取消任務失敗則傳回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，如果設定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，此方法肯定傳回false，即如果取消已經完成的任務會傳回false；如果任務正在執行，若mayinterruptifrunning設定為true，則傳回true，若mayinterruptifrunning設定為false，則傳回false；如果任務還沒有執行，則無論mayinterruptifrunning為true還是false，肯定傳回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，則傳回 true。

isdone方法表示任務是否已經完成，若任務完成，則傳回true；

get()方法用來擷取執行結果，這個方法會産生阻塞，會一直等到任務執行完畢才傳回；

get(long timeout, timeunit unit)用來擷取執行結果，如果在指定時間内，還沒擷取到結果，就直接傳回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）能夠擷取任務執行結果。

　　因為future隻是一個接口，是以是無法直接用來建立對象使用的，是以就有了下面的futuretask。

　　我們先來看一下futuretask的實作：

<code>public</code> <code>class</code> <code>futuretask&lt;v&gt; </code><code>implements</code> <code>runnablefuture&lt;v&gt;</code>

 　　futuretask類實作了runnablefuture接口，我們看一下runnablefuture接口的實作：

<code>public</code> <code>interface</code> <code>runnablefuture&lt;v&gt; </code><code>extends</code> <code>runnable, future&lt;v&gt; {</code>

<code>    </code><code>void</code> <code>run();</code>

 　　可以看出runnablefuture繼承了runnable接口和future接口，而futuretask實作了runnablefuture接口。是以它既可以作為runnable被線程執行，又可以作為future得到callable的傳回值。

　　futuretask提供了2個構造器：

<code>public</code> <code>futuretask(callable&lt;v&gt; callable) {</code>

<code>public</code> <code>futuretask(runnable runnable, v result) {</code>

　　事實上，futuretask是future接口的一個唯一實作類。

　　1.使用callable+future擷取執行結果

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<code>public</code> <code>class</code> <code>test {</code>

<code>    </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>main(string[] args) {</code>

<code>        </code><code>executorservice executor = executors.newcachedthreadpool();</code>

<code>        </code><code>task task = </code><code>new</code> <code>task();</code>

<code>        </code><code>future&lt;integer&gt; result = executor.submit(task);</code>

<code>        </code><code>executor.shutdown();</code>

<code>        </code> 

<code>        </code><code>try</code> <code>{</code>

<code>            </code><code>thread.sleep(</code><code>1000</code><code>);</code>

<code>        </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(interruptedexception e1) {</code>

<code>            </code><code>e1.printstacktrace();</code>

<code>        </code><code>}</code>

<code>        </code><code>system.out.println(</code><code>"主線程在執行任務"</code><code>);</code>

<code>            </code><code>system.out.println(</code><code>"task運作結果"</code><code>+result.get());</code>

<code>        </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(interruptedexception e) {</code>

<code>            </code><code>e.printstacktrace();</code>

<code>        </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(executionexception e) {</code>

<code>        </code><code>system.out.println(</code><code>"所有任務執行完畢"</code><code>);</code>

<code>    </code><code>}</code>

<code>class</code> <code>task </code><code>implements</code> <code>callable&lt;integer&gt;{</code>

<code>    </code><code>@override</code>

<code>    </code><code>public</code> <code>integer call() </code><code>throws</code> <code>exception {</code>

<code>        </code><code>system.out.println(</code><code>"子線程在進行計算"</code><code>);</code>

<code>        </code><code>thread.sleep(</code><code>3000</code><code>);</code>

<code>        </code><code>int</code> <code>sum = </code><code>0</code><code>;</code>

<code>        </code><code>for</code><code>(</code><code>int</code> <code>i=</code><code>0</code><code>;i&lt;</code><code>100</code><code>;i++)</code>

<code>            </code><code>sum += i;</code>

<code>        </code><code>return</code> <code>sum;</code>

 　　執行結果：

 view

code

　　2.使用callable+futuretask擷取執行結果

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<code>        </code><code>//第一種方式</code>

<code>        </code><code>futuretask&lt;integer&gt; futuretask = </code><code>new</code> <code>futuretask&lt;integer&gt;(task);</code>

<code>        </code><code>executor.submit(futuretask);</code>

<code>        </code><code>//第二種方式，注意這種方式和第一種方式效果是類似的，隻不過一個使用的是executorservice，一個使用的是thread</code>

<code>        </code><code>/*task task = new task();</code>

<code>        </code><code>futuretask&lt;integer&gt; futuretask = new futuretask&lt;integer&gt;(task);</code>

<code>        </code><code>thread thread = new thread(futuretask);</code>

<code>        </code><code>thread.start();*/</code>

<code>            </code><code>system.out.println(</code><code>"task運作結果"</code><code>+futuretask.get());</code>

 　　如果為了可取消性而使用 future 但又不提供可用的結果，則可以聲明 future&lt;?&gt; 形式類型、并傳回 null 作為底層任務的結果。