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java线程返回值-Callable和Future出现的原因

时间:2018-11-23   来源:尚学堂   阅读:96
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        Callable和Future出现的原因

        创建线程的2种方式,一种是直接继承Thread,另外一种就是实现Runnable接口。

        这2种方式都有一个缺陷就是:在执行完任务之后无法获取执行结果。

        如果需要获取执行结果,就必须通过共享变量或者使用线程通信的方式来达到效果,这样使用起来就比较麻烦。

        而自从Java 1.5开始,就提供了Callable和Future,通过它们可以在任务执行完毕之后得到任务执行结果。

        Callable和Future介绍

        Callable接口代表一段可以调用并返回结果的代码;Future接口表示异步任务,是还没有完成的任务给出的未来结果。所以说Callable用于产生结果,Future用于获取结果。

        Callable接口使用泛型去定义它的返回类型。Executors类提供了一些有用的方法在线程池中执行Callable内的任务。由于Callable任务是并行的(并行就是整体看上去是并行的,其实在某个时间点只有一个线程在执行),我们必须等待它返回的结果。

        java.util.concurrent.Future对象为我们解决了这个问题。在线程池提交Callable任务后返回了一个Future对象,使用它可以知道Callable任务的状态和得到Callable返回的执行结果。Future提供了get()方法让我们可以等待Callable结束并获取它的执行结果。

 

        Callable与Runnable

        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()方法返回值为void类型,所以在执行完任务之后无法返回任何结果。

        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方法的重载版本:

<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。

        暂时只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合来使用的,具体的使用方法讲在后面讲述。

        一般情况下我们使用第一个submit方法和第三个submit方法,第二个submit方法很少使用。

        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。

 

        FutureTask

        FutureTask实现了RunnableFuture接口,这个接口的定义如下:

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

        可以看到这个接口实现了Runnable和Future接口,接口中的具体实现由FutureTask来实现。这个类的两个构造方法如下 :

public FutureTask(Callable<V> callable) { 
 if (callable == null) 
 throw new NullPointerException(); 
 sync = new Sync(callable); 
 } 
 public FutureTask(Runnable runnable, V result) { 
 sync = new Sync(Executors.callable(runnable, result)); 
 }

        如上提供了两个构造函数,一个以Callable为参数,另外一个以Runnable为参数。这些类之间的关联对于任务建模的办法非常灵活,允许你基于FutureTask的Runnable特性(因为它实现了Runnable接口),把任务写成Callable,然后封装进一个由执行者调度并在必要时可以取消的FutureTask。

        FutureTask可以由执行者调度,这一点很关键。它对外提供的方法基本上就是Future和Runnable接口的组合:get()、cancel、isDone()、isCancelled()和run(),而run()方法通常都是由执行者调用,我们基本上不需要直接调用它。

 

        一个FutureTask的例子

package main;

import java.util.concurrent.Callable;

import java.util.concurrent.ExecutionException;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.FutureTask;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class Test {

public static void main(String[] args) {

MyCallable callable1 = new MyCallable(1000); // 要执行的任务

MyCallable callable2 = new MyCallable(2000);

FutureTask<String> futureTask1 = new FutureTask<String>(callable1);// 将Callable写的任务封装到一个由执行者调度的FutureTask对象

FutureTask<String> futureTask2 = new FutureTask<String>(callable2);

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2); // 创建线程池并返回ExecutorService实例

executor.execute(futureTask1); // 执行任务

executor.execute(futureTask2);

while (true) {

try {

if (futureTask1.isDone() && futureTask2.isDone()) {// 两个任务都完成

System.out.println("Done");

executor.shutdown(); // 关闭线程池和服务

return;

}

if (!futureTask1.isDone()) { // 任务1没有完成,会等待,直到任务完成

System.out.println("FutureTask1 output=" + futureTask1.get());

}

System.out.println("Waiting for FutureTask2 to complete");

String s = futureTask2.get(200L, TimeUnit.MILLISECONDS);

if (s != null) {

System.out.println("FutureTask2 output=" + s);

}

} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {

e.printStackTrace();

} catch (TimeoutException e) {

// do nothing

}

}

}

}

class MyCallable implements Callable<String> {

private long waitTime;

public MyCallable(int timeInMillis) {

this.waitTime = timeInMillis;

}

@Override

public String call() throws Exception {

Thread.sleep(waitTime);

// return the thread name executing this callable task

return Thread.currentThread().getName();

}

}

        输出结果如下:

 

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