所有的线程都有一个共同的特点，那就是只管执行，我们不知道是否执行成功，也拿不到线程执行后的返回值信息，那么有没有办法获得线程执行的返回值呢？这就是今天我们要介绍的Future和Callable，以及Future的实现类FutureTask，有了Future和Callable之后，最终我们就可以知道线程池也是可以有返回值的
Future/Callable初体验
Callable用法
我们先看一个Callable的使用例子：
package com.zwx.thread.futureCallable;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;
public class TestCallable {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Callable<String> callable = () -> {
return "Hello World1";
};
System.out.println(callable.call());
Callable<String> callable1 = new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
return "Hello World2";
}
};
System.out.println(callable1.call());
}
12345678910111213141516171819202122
可以看到这个和Runnable接口非常类似，不同的是多了一个返回值。
Future用法
Future一般和Callable一起使用，用于对任务执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。
下面是一个简单的用法示例：
package com.zwx.thread.futureCallable;
import java.util.concurrent.*;
public class TestFuture {
public static void main(String[] args) throws Exception{
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
Future<String> future = executorService.submit(new MyCallable());
System.out.println("任务是否完成：" + future.isDone());
System.out.println(future.get());//阻塞直到返回结果
System.out.println("任务是否完成：" + future.isDone());
System.out.println("============end============");
executorService.shutdown();
}
}
class MyCallable implements Callable{
@Override
public Object call() throws Exception {
Thread.sleep(2000);
return "Hello World";
}
}
Callable和Future原理分析
Callable原理分析
我们先看看Callable的源码：
这个和Runnable接口一样都只有一个方法，区别就是Callable接口中的方法有返回值，且可以抛出异常，而Runnable接口没有返回值也不能抛出异常。
既然这个和Runnable这么像，那么我们是不是可以通过Callable来创建线程呢？这个问题我们放在后面回答。
Future原理分析
接下来我们再来看看Future类，Future也是一个接口，总共定义了5个方法：
package java.util.concurrent;
public interface Future<V> {
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);//取消任务(true-表示允许取消执行中的任务)
boolean isCancelled();//任务是否在完成前被取消
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;//获取返回值，会被阻塞
V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;//在指定时间内获取返回值
}
- cancle(boolean mayInterruptIfRunning)方法：尝试取消正在执行的任务。取消成功则返回true，取消失败则返回false，如果任务已经完成，那么一定返回false，如果任务已经开始，则如果参数设置为false，那么一定返回false，如果参数设置为true(表示允许取消进行中的任务)则会尝试去取消任务，成功则返回true，失败返回false。
- isCancelled()方法：判断当前任务在完成前是否被取消了
- get()方法：获取任务返回值，此方法会阻塞直到成功获取到返回值。
- get(long timeout, TimeUnit unit) ：在指定时间内阻塞等待返回值，如果达到指定时间还没获取到返回值，则返回null。
FutureTask分析
FutureTask实现了RunnableFuture接口，而RunnableFuture接口又同时继承了Runnable和Future接口，所以我们就可以利用FutureTask来进行线程的创建了。
FutureTask中提供了两个构造器：
第一个构造器的用法我们下面会有演示，第二个构造器是用的Runnable接口，并且需要传入一个结果，执行成功之后拿到的是我们传入的result，并不是线程的执行结果
如何利用FutureTask/Callable创建线程
下面就是利用FutureTask来创建线程的例子：
package com.zwx.thread.futureCallable;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
public class TestFutureTask {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
FutureTask futureTask = new FutureTask(new MyCallableTask());
Thread t1 = new Thread(futureTask);
t1.start();
System.out.println(futureTask.get());
}
}
class MyCallableTask implements Callable {
@Override
public Object call() throws Exception {
return "Hello World";
}
}
线程调用start那么最后肯定是执行的run()方法，我们看看FutureTask的run()方法：
可以看到run()方法最终调用了Callable中的call方法，并获得返回值调用set方法设置到FutureTask的成员属性outcome。
finishComletion方法其实就是去管理内部的一个简单的链表WaitNode：
这里面是如何管理的在这里我们不深入介绍，这个在旧版本jdk中用的就是AQS同步队列来实现的，所以可以看到很多地方的介绍都是说内部用的是AQS来保证线程同步，但是jdk1.8中用的就是一个简单的WaitNode来维护线程，但是原理和AQS同步队列是一致的
最后我们再看看get()方法是如何取值的：
这个方法很简单就是如果任务没完成那就阻塞，最后通过report方法拿到结果。
FutureTask状态分析
FutureTask中总共有7种状态：
- NEW：初始化任务后的状态
- COMPLETING：任务正常完成但是返回值还没有赋值给outcome属性。
- NORMAL：任务正常完成且返回值已经赋值给outcome属性。
- EXCEPTIONAL：任务出现异常且将异常信息赋值给了outcome属性(可以参见setException方法)
- CANCELLED：调用cancle(false)方法取消NEW状态任务
- INTERRUPTING：调用cancle(true)方法取消运行中任务，但是任务还没有中断
- INTERRUPTED：调用cancle(true)方法取消运行中任务，且任务已经被中断。
FutureTask的状态流转可能有以下四种流转方式：
- 1、正常完成且正常赋值：NEW -> COMPLETING -> NORMAL
- 2、正常完成但是赋值异常：NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL
- 3、开始执行任务之前就被取消：NEW -> CANCELLED
- 4、开始执行任务之后被中断：NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED
线程池的submit方法和execute方法区别
上一篇我们分析线程池的时候详细分析过execute方法的执行流程了，如果想了解的可以点击这里。
在这里我们主要分析一下submit方法：
可以看到这里会调用newTaskFor方法将我们的Callable任务封装成一个FutureTask再调用execute方法执行任务，而execute方法内最终会调用runWorker方法，最终又是调用了task.run()方法，所以最终普通的Runnable任务就会调用Runnable接口的run()方法，而Callable任务最终就会调用了Callable中的call()方法，并且将返回值设置到FutureTask的outcome属性，最终我们可以通过get()方法获取到返回值。
总结
本文主要介绍了Future和Callable的用法，并且介绍了Future的实现类FutureTask的应用，最后我们介绍了如何利用Future和Callable来创建一个有返回值的线程，并且分析了线程池当中的execute和submit方法的区别，相信通过本文的学习，大家可以知道了，利用Future和Callable，线程可以有返回值，而且线程池也是可以有返回值的。
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