Java併發編程:Callable、Future和FutureTask

来源:https://www.cnblogs.com/eternityz/archive/2020/01/28/12238839.html

創建線程的2種方式,一種是直接繼承Thread,另外一種就是實現Runnable介面。 這2種方式都有一個缺陷就是:在執行完任務之後無法獲取執行結果。 如果需要獲取執行結果,就必須通過共用變數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Callab ...


創建線程的2種方式,一種是直接繼承Thread,另外一種就是實現Runnable介面。

  這2種方式都有一個缺陷就是:在執行完任務之後無法獲取執行結果。

  如果需要獲取執行結果,就必須通過共用變數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。

  今天我們就來討論一下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

  

一.Callable與Runnable

  先說一下java.lang.Runnable吧,它是一個介面,在它裡面只聲明瞭一個run()方法:

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

  由於run()方法返回值為void類型,所以在執行完任務之後無法返回任何結果。

  Callable位於java.util.concurrent包下,它也是一個介面,在它裡面也只聲明瞭一個方法,只不過這個方法叫做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,這是一個泛型介面,call()函數返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介面中聲明瞭若幹個submit方法的重載版本:

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

  第一個submit方法裡面的參數類型就是Callable。

  暫時只需要知道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。

二.Future

  Future就是對於具體的Runnable或者Callable任務的執行結果進行取消、查詢是否完成、獲取結果。必要時可以通過get方法獲取執行結果,該方法會阻塞直到任務返回結果。

  Future類位於java.util.concurrent包下,它是一個介面:

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介面中聲明瞭5個方法,下麵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返回true,如果取消任務失敗則返回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,如果設置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,此方法肯定返回false,即如果取消已經完成的任務會返回false;如果任務正在執行,若mayInterruptIfRunning設置為true,則返回true,若mayInterruptIfRunning設置為false,則返回false;如果任務還沒有執行,則無論mayInterruptIfRunning為true還是false,肯定返回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,則返回 true。
  • isDone方法表示任務是否已經完成,若任務完成,則返回true;
  • get()方法用來獲取執行結果,這個方法會產生阻塞,會一直等到任務執行完畢才返回;
  • get(long timeout, TimeUnit unit)用來獲取執行結果,如果在指定時間內,還沒獲取到結果,就直接返回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)能夠獲取任務執行結果。

  因為Future只是一個介面,所以是無法直接用來創建對象使用的,因此就有了下麵的FutureTask。

三.FutureTask

  我們先來看一下FutureTask的實現:

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

  FutureTask類實現了RunnableFuture介面,我們看一下RunnableFuture介面的實現:

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

  可以看出RunnableFuture繼承了Runnable介面和Future介面,而FutureTask實現了RunnableFuture介面。所以它既可以作為Runnable被線程執行,又可以作為Future得到Callable的返回值。

  FutureTask提供了2個構造器:

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

  事實上,FutureTask是Future介面的一個唯一實現類。
  

四.使用示例

1.使用Callable+Future獲取執行結果

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("主線程在執行任務");
         
        try {
            System.out.println("task運行結果"+result.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
         
        System.out.println("所有任務執行完畢");
    }
}
class Task implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("子線程在進行計算");
        Thread.sleep(3000);
        int sum = 0;
        for(int i=0;i<100;i++)
            sum += i;
        return sum;
    }
}

執行結果:

子線程在進行計算
主線程在執行任務
task運行結果4950
所有任務執行完畢

2.使用Callable+FutureTask獲取執行結果

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //第一種方式
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        Task task = new Task();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
        executor.submit(futureTask);
        executor.shutdown();
         
        //第二種方式,註意這種方式和第一種方式效果是類似的,只不過一個使用的是ExecutorService,一個使用的是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("主線程在執行任務");
         
        try {
            System.out.println("task運行結果"+futureTask.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
         
        System.out.println("所有任務執行完畢");
    }
}
class Task implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("子線程在進行計算");
        Thread.sleep(3000);
        int sum = 0;
        for(int i=0;i<100;i++)
            sum += i;
        return sum;
    }
}

FutureTask.get()是一個阻塞的方法,直到運行完成之後,返回線程執行的結果。

 上述中出現很多狀態的常量(NEW、COMPLETING、NORMAL、EXCEPTIONAL、CANCELLED、INTERRUPTING 、INTERRUPTED)這些狀態表示執行的過程,一般執行的過程轉變如下:

1)一個FutureTask新建出來,state就是NEW狀態;COMPETING和INTERRUPTING用的進行時,表示瞬時狀態,存在時間極短;NORMAL代表順利完成;EXCEPTIONAL代表執行過程出現異常;CANCELED代表執行過程被取消;INTERRUPTED被中斷

2)執行過程順利完成:NEW -> COMPLETING -> NORMAL

3)執行過程出現異常:NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL

4)執行過程被取消:NEW -> CANCELLED

5)執行過程中,線程中斷:NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED

另外FutureTask中還有其他的方法,如cancel()-取消,isDone()-判斷是否執行完,isCancelled()-判斷執行是否取消等,感興趣的可以自己去看相應的源碼

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<?> 形式類型、並返回 null 作為底層任務的結果。

當時做記錄的時候忘記記錄原文鏈接了,作者看到之後可以私信我,我補上原文鏈接.


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