java 并发编程之Callable、FutureTask的用法

最新推荐文章于 2024-03-28 23:05:41 发布

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本文详细介绍了Java并发编程中的Callable、Future与FutureTask的概念及使用方法，包括Callable与Runnable的区别、Future的功能以及FutureTask的实现与使用实例。通过实例展示了如何利用这些API获取异步计算任务的执行结果。

一、Callable、Future、FutureTask简介
- 1、Callable简介
- 2、Future与FutureTask简介
二、Callable与Runnable
三、Future
四、FutureTask
五、使用实例
- 1.使用Callable+Future获取执行结果
- 2.使用Callable+FutureTask获取执行结果

一、Callable、Future、FutureTask简介

1、Callable简介

创建线程一般有两种方式：

一种是直接继承Thread
一种是实现Runnable接口
这两种方式都有一个缺陷就是：在执行任务之后无法获取到执行的结果。
而自从JavaSE1.5开始，就引入了Callable这种具有类型参数的泛型，他的类型表示的是从方法call()中返回的值。并且需要ExecutorService.submit()方法调用它。

不过一般callable与futureTask和ExecutorService一起使用较多。

2、Future与FutureTask简介

FutureTask是一种可以取消的异步的计算任务。它的计算是通过Callable实现的，它等价于可以携带结果的Runnable，并且有三个状态：等待、运行、完成。

Future有个get方法而获取结果只有在计算完成时获取，否则会一直阻塞知道任务转入完成状态，然后悔返回结果。

二、Callable与Runnable

先说一下Java.lang.Runnable吧，它是一个接口，在它里面只声明了一个run()方法：

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

由于run()方法返回为void类型，所以在执行完成任务之后无法返回结果。

Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一个接口，在它里面也只声明了一个方法，只不过这个方法叫做call()：

 
  
   public interface  Callable<V> {
  
  
    /**
  
  
    * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
  
  
    *
  
  
    * @return computed result
  
  
    * @throws Exception if unable to compute a result
  
  
    */
  
  
    V call() throws Exception;
  
  
   }

可以看到，这是一个泛型接口，call()函数返回的类型就是传递进来的v类型。
那么怎么使用Callable呢？一般情况下是配合ExecutorService来使用的，在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载。

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

第一个submit方法里面的参数类型就是Callable。一般Callable是和ExecutorService配合来使用的。

三、Future

Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。

　　Future类位于java.util.concurrent包下，它是一个接口：

 
  
     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;
  
  
     }

　　在Future接口中声明了5个方法，下面依次解释每个方法的作用：

cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。参数 mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若 mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；如果任务还没有执行，则无论 mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。
isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。
isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；
get()方法用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；
get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。

　　也就是说Future提供了三种功能：

　　1）判断任务是否完成；

　　2）能够中断任务；

　　3）能够获取任务执行结果。

　　因为Future只是一个接口，所以是无法直接用来创建对象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

四、FutureTask

先看一下FutureTask的实现：

 
  
      public calss FutrueTask<V> implements RunnableFuture<V>

FutureTask类实现了RunnableFuture接口，我们看一下RunnableFuture接口的实现：

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

可以看出RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask实现了RunnableFuture接口。所以它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值。

　FutureTask提供了2个构造器：

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

事实上，FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

五、使用实例

1.使用Callable+Future获取执行结果

 
  
   public class Test {
  
  
       public static void main(String[] args) {
  
  
           ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
  
  
           Task task = new Task();
  
  
           Future<Integer> result = executor.submit(task);
  
  
           executor.shutdown();
  
  
    
  
  
           try {
  
  
               Thread.sleep(1000);
  
  
           } catch (InterruptedException e1) {
  
  
               e1.printStackTrace();
  
  
           }
  
  
    
  
  
           System.out.println("主线程在执行任务");
  
  
    
  
  
           try {
  
  
               System.out.println("task运行结果"+result.get());
  
  
           } catch (InterruptedException e) {
  
  
               e.printStackTrace();
  
  
           } catch (ExecutionException e) {
  
  
               e.printStackTrace();
  
  
           }
  
  
    
  
  
           System.out.println("所有任务执行完毕");
  
  
       }
  
  
   }
  
  
   class Task implements Callable<Integer>{
  
  
       @Override
  
  
       public Integer call() throws Exception {
  
  
           System.out.println("子线程在进行计算");
  
  
           Thread.sleep(3000);
  
  
           int sum = 0;
  
  
           for(int i=0;i<100;i++)
  
  
               sum += i;
  
  
           return sum;
  
  
       }
  
  
   }

执行结果：

 
  
   子线程在进行计算
  
  
   主线程在执行任务
  
  
   task
   运行结果
   4950
  
  
   所有任务执行完毕

2.使用Callable+FutureTask获取执行结果

 
  
   public class Test {
  
  
       public static void main(String[] args) {
  
  
           //第一种方式
  
  
           ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
  
  
           Task task = new Task();
  
  
           FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
  
  
           executor.submit(futureTask);
  
  
           executor.shutdown();
  
  
    
  
  
           //第二种方式，注意这种方式和第一种方式效果是类似的，只不过一个使用的是ExecutorService，一个使用的是Thread
  
  
           /*Task task = new Task();
  
  
           FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
  
  
           Thread thread = new Thread(futureTask);
  
  
           thread.start();*/
  
  
    
  
  
           try {
  
  
               Thread.sleep(1000);
  
  
           } catch (InterruptedException e1) {
  
  
               e1.printStackTrace();
  
  
           }
  
  
    
  
  
           System.out.println("主线程在执行任务");
  
  
    
  
  
           try {
  
  
               System.out.println("task运行结果"+futureTask.get());
  
  
           } catch (InterruptedException e) {
  
  
               e.printStackTrace();
  
  
           } catch (ExecutionException e) {
  
  
               e.printStackTrace();
  
  
           }
  
  
    
  
  
           System.out.println("所有任务执行完毕");
  
  
       }
  
  
   }
  
  
   class Task implements Callable<Integer>{
  
  
       @Override
  
  
       public Integer call() throws Exception {
  
  
           System.out.println("子线程在进行计算");
  
  
           Thread.sleep(3000);
  
  
           int sum = 0;
  
  
           for(int i=0;i<100;i++)
  
  
               sum += i;
  
  
           return sum;
  
  
       }
  
  
   }

使用FutureTask的两种方式：

 
  
           //第一种方式 使用的是ExecutorService
  
  
           ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
  
  
           Task task = new Task();
  
  
           FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
  
  
           executor.submit(futureTask);
  
  
           executor.shutdown();
  
  
    
  
  
           //第二种方式，注意这种方式和第一种方式效果是类似的，一个使用的是Thread
  
  
           Task task = new Task();
  
  
           FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
  
  
           Thread thread = new Thread(futureTask);
  
  
           thread.start();