Future接口介绍

在Java中,如果需要设定代码执行的最长时间,即超时,可以用Java线程池ExecutorService类配合Future接口来实现。 Future接口是Java标准API的一部分,在java.util.concurrent包中。Future接口是Java线程Future模式的实 现,可以来进行异步计算。
Future模式可以这样来描述:我有一个任务,提交给了Future,Future替我完成这个任务。期间我自己可以去做任何想做的事情。一段时 间之后,我就便可以从Future那儿取出结果。就相当于下了一张订货单,一段时间后可以拿着提订单来提货,这期间可以干别的任何事情。其中Future 接口就是订货单,真正处理订单的是Executor类,它根据Future接口的要求来生产产品。
Future接口提供方法来检测任务是否被执行完,等待任务执行完获得结果,也可以设置任务执行的超时时间。这个设置超时的方法就是实现Java程 序执行超时的关键。
Future接口是一个泛型接口,严格的格式应该是Future,其中V代表了Future执行的任务返回值的类型。 Future接口的方法介绍如下:
boolean cancel (boolean mayInterruptIfRunning) 取消任务的执行。参数指定是否立即中断任务执行,或者等等任务结束
boolean isCancelled () 任务是否已经取消,任务正常完成前将其取消,则返回 true
boolean isDone () 任务是否已经完成。需要注意的是如果任务正常终止、异常或取消,都将返回true
V get () throws InterruptedException, ExecutionException 等待任务执行结束,然后获得V类型的结果。InterruptedException 线程被中断异常, ExecutionException任务执行异常,如果任务被取消,还会抛出CancellationException
V get (long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException 同上面的get功能一样,多了设置超时时间。参数timeout指定超时时间,uint指定时间的单位,在枚举类TimeUnit中有相关的定义。如果计 算超时,将抛出TimeoutException

Future的实现类有java.util.concurrent.FutureTask即 javax.swing.SwingWorker

 String result = "";
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        FutureTask<String> future = new FutureTask<String>(new Callable<String>() {//使用Callable接口作为构造参数  
                public String call() {
                    try {
                        Thread.sleep(10000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    return "耗时执行完成!";
                    //真正的任务在这里执行,这里的返回值类型为String,可以为任意类型  
                }
            });
        executor.execute(future);
        System.out.println(future.isDone());
        //在这里可以做别的任何事情  
        System.out.println("有结果了吗?+" + result);
        System.out.println("在这里可以做别的任何事情1");
        System.out.println("在这里可以做别的任何事情2");
        System.out.println("在这里可以做别的任何事情3");
        System.out.println("在这里可以做别的任何事情4");
        System.out.println("有结果了吗?+" + result);
        System.out.println(future.isDone());
        try {
            //5000, TimeUnit.MILLISECONDS
            result = future.get(18000, TimeUnit.MILLISECONDS); //取得结果,同时设置超时执行时间为5秒。同样可以用future.get(),不设置执行超时时间取得结果
            System.out.println(future.isDone());
        } catch (InterruptedException e) {
            future.cancel(true);
        } catch (ExecutionException e) {
            future.cancel(true);
        } catch (TimeoutException e) {
            future.cancel(true);
        } finally {
            executor.shutdown();
        }
        System.out.println(future.isDone());
        System.out.println("有结果了吗?+" + result);

不直接构造Future对象,也可以使用ExecutorService.submit方法来获得Future对象,submit方法即支持以 Callable接口类型,也支持Runnable接口作为参数,具有很大的灵活性。使用示例如下:

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();  
FutureTask<String> future = executor.submit(  
   new Callable<String>() {//使用Callable接口作为构造参数  
       public String call() {  
      //真正的任务在这里执行,这里的返回值类型为String,可以为任意类型  
   }});  
//在这里可以做别的任何事情  
//同上面取得结果的代码  
### Java Future 接口详解与异步编程的实现 `Future` 是 Java 中用于表示异步计算结果的接口,它提供了检查计算是否完成、等待计算完成以及获取计算结果的方法。`Future` 的核心功能在于它允许主线程在执行其他操作的同时,异步地处理某个任务,并在需要时获取任务的执行结果。 #### Future 接口的核心方法 `Future` 接口定义了以下几个关键方法: - `boolean isDone()`:判断任务是否完成。 - `V get()`:等待任务执行完毕并返回结果。此方法会阻塞当前线程直到任务完成。 - `V get(long timeout, TimeUnit unit)`:在指定时间内等待任务完成并返回结果,若超时仍未完成则抛出异常。 - `boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)`:尝试取消任务的执行。 - `boolean isCancelled()`:判断任务是否被取消。 这些方法使得 `Future` 成为异步编程中不可或缺的工具,尤其是在需要获取线程执行结果的场景下[^2]。 #### FutureTask 类的作用 `FutureTask` 是 `Future` 接口的一个实现类,它不仅实现了 `Future` 接口,还实现了 `Runnable` 接口,因此可以直接作为 `Thread` 的目标对象。`FutureTask` 通常用于包装 `Callable` 或 `Runnable` 任务,以便可以异步执行并获取结果。 `FutureTask` 的构造方法如下: ```java public FutureTask(Callable<V> callable) public FutureTask(Runnable runnable, V result) ``` 通过 `FutureTask`,可以将任务提交给线程执行,并通过 `Future` 接口的方法来管理任务的生命周期和结果[^4]。 #### 使用 Future 接口实现异步编程 要使用 `Future` 实现异步编程,通常需要结合 `ExecutorService` 来管理线程池,并通过 `submit` 方法提交任务。以下是一个完整的示例代码,展示了如何使用 `Future` 和 `Callable` 接口来实现异步编程: ```java import java.util.concurrent.*; public class FutureExample { public static void main(String[] args) { // 创建线程池 ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 提交任务并获取 Future 对象 Future<String> future = executor.submit(new Task()); try { // 主线程可以继续做其他事情 System.out.println("主线程可以继续执行其他操作..."); // 获取任务执行结果 String result = future.get(); // 阻塞直到任务完成 System.out.println("任务结果: " + result); } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } finally { // 关闭线程池 executor.shutdown(); } } static class Task implements Callable<String> { @Override public String call() throws Exception { // 模拟耗时任务 Thread.sleep(2000); return "任务完成"; } } } ``` 在这个示例中,`Task` 类实现了 `Callable` 接口,并重写了 `call` 方法,模拟了一个耗时的任务。主线程通过 `ExecutorService` 提交任务后,立即继续执行其他操作,而不会阻塞。当需要获取任务结果时,调用 `future.get()` 方法,该方法会阻塞直到任务完成[^1]。 #### Future 的局限性 尽管 `Future` 提供了强大的异步编程能力,但它也存在一些局限性: - **无法手动完成任务**:一旦任务提交给 `Future`,就无法通过编程方式设置任务的结果。 - **缺乏异常处理机制**:`Future` 没有内置的异常处理机制,开发者需要自行处理任务中抛出的异常。 - **不支持链式调用或组合多个任务**:`Future` 本身不支持将多个任务串联或并行执行的组合操作。 为了解决这些局限性,Java 8 引入了 `CompletableFuture`,它提供了更丰富的 API 来支持复杂的异步编程模型。 #### 总结 `Future` 是 Java 中实现异步编程的重要工具,它允许开发者在不阻塞主线程的情况下执行任务,并在需要时获取任务的结果。通过结合 `Callable` 和 `ExecutorService`,可以轻松地实现高效的异步编程。然而,`Future` 也有其局限性,对于更复杂的异步编程需求,建议使用 `CompletableFuture` 或其他现代并发框架[^3]。 ---
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