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Java並發編程：Callable、Future和FutureTask
在前面的文章中我們講述了創建線程的2種方式，一種是直接繼承Thread，另外一種就是實現Runnable接口。
這2種方式都有一個缺陷就是：在執行完任務之后無法獲取執行結果。
如果需要獲取執行結果，就必須通過共享變量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后得到任務執行結果。
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
若有不正之處請多多諒解，並歡迎批評指正。
請尊重作者勞動成果，轉載請標明原文鏈接：
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一.Callable與Runnable
先說一下java.lang.Runnable吧，它是一個接口，在它里面只聲明了一個run()方法：
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public
interface
Runnable {
public
abstract
void
run();
}
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由於run()方法返回值為void類型，所以在執行完任務之后無法返回任何結果。
Callable位於java.util.concurrent包下，它也是一個接口，在它里面也只聲明了一個方法，只不過這個方法叫做call()：
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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;
}
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可以看到，這是一個泛型接口，call()函數返回的類型就是傳遞進來的V類型。
那么怎么使用Callable呢？一般情況下是配合ExecutorService來使用的，在ExecutorService接口中聲明了若干個submit方法的重載版本：
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<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
Future<?> submit(Runnable task);
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第一個submit方法里面的參數類型就是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后面講述。
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，它是一個接口：
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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;
}
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在Future接口中聲明了5個方法，下面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只是一個接口，所以是無法直接用來創建對象使用的，因此就有了下面的FutureTask。
三.FutureTask
我們先來看一下FutureTask的實現：
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public
class
FutureTask<V>
implements
RunnableFuture<V>
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FutureTask類實現了RunnableFuture接口，我們看一下RunnableFuture接口的實現：
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public
interface
RunnableFuture<V>
extends
Runnable, Future<V> {
void
run();
}
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可以看出RunnableFuture繼承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask實現了RunnableFuture接口。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：
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public
FutureTask(Callable<V> callable) {
}
public
FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}
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事實上，FutureTask是Future接口的一個唯一實現類。
四.使用示例
1.使用Callable+Future獲取執行結果
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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;
}
}
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執行結果：
View Code
2.使用Callable+FutureTask獲取執行結果
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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，注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;
}
}
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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。