Callable接口及Futrue接口詳解

Callable接口

有兩種創建線程的方法-一種是通過創建Thread類，另一種是通過使用Runnable創建線程。但是，Runnable缺少的一項功能是，當線程終止時（即run（）完成時），我們無法使線程返回結果。為了支持此功能，Java中提供了Callable接口。

• 為了實現Runnable，需要實現不返回任何內容的run（）方法，而對於Callable，需要實現在完成時返回結果的call（）方法。請注意，不能使用Callable創建線程，只能使用Runnable創建線程。
• 另一個區別是call（）方法可以引發異常，而run（）則不能。

• 為實現Callable而必須重寫call方法。

   

// Java program to illustrate Callable 
// to return a random number 
import java.util.Random; 
import java.util.concurrent.Callable; 
import java.util.concurrent.FutureTask; 
  
class CallableExample implements Callable 
{ 
  
    public Object call() throws Exception 
    { 
        // Create random number generator 
        Random generator = new Random(); 
  
        Integer randomNumber = generator.nextInt(5); 
  
        // To simulate a heavy computation, 
        // we delay the thread for some random time 
        Thread.sleep(randomNumber * 1000); 
  
        return randomNumber; 
    } 
} 

Futrue接口

當call（）方法完成時，結果必須存儲在主線程已知的對象中，以便主線程可以知道該線程返回的結果。為此，可以使用Future對象。將Future視為保存結果的對象–它可能暫時不保存結果，但將來會保存（一旦Callable返回）。因此，Future基本上是主線程可以跟蹤進度以及其他線程的結果的一種方式。要實現此接口，必須重寫5種方法，但是由於下面的示例使用了庫中的具體實現，因此這里僅列出了重要的方法。

• public boolean cancel（boolean mayInterrupt）：用於停止任務。如果尚未啟動，它將停止任務。如果已啟動，則僅在mayInterrupt為true時才會中斷任務。
• public Object get（）拋出InterruptedException，ExecutionException：用於獲取任務的結果。如果任務完成，它將立即返回結果，否則將等待任務完成，然后返回結果。
• public boolean isDone（）：如果任務完成，則返回true，否則返回false

可以看到Callable和Future做兩件事-Callable與Runnable類似，因為它封裝了要在另一個線程上運行的任務，而Future用於存儲從另一個線程獲得的結果。實際上，future也可以與Runnable一起使用。

要創建線程，需要Runnable。為了獲得結果，需要future。

Java庫具有具體的FutureTask類型，該類型實現Runnable和Future，並方便地將兩種功能組合在一起。
可以通過為其構造函數提供Callable來創建FutureTask。然后，將FutureTask對象提供給Thread的構造函數以創建Thread對象。因此，間接地使用Callable創建線程。

1.使用Callable和Future的完整示例

package com.example.thread.callable;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author: GuanBin
 * @date: Created in 下午11:19 2019/10/31
 */
public class TestCallable implements Callable<Object> {

    private int taskNum;

    public TestCallable(int taskNum) {
        this.taskNum = taskNum;
    }

    //1，2主要區別是創建線程的方式
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        test1();
        test2();

    }

    /**
     * 使用Executors.newFixedThreadPool創建線程池
     * @throws InterruptedException
     * @throws ExecutionException
     */
    private static void test1() throws InterruptedException, ExecutionException {
        System.out.println("----程序開始運行----");
        Date date1 = new Date();
        int taskSize=5;
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
        List<Future> list = new ArrayList<Future>();
        for (int i = 0; i < taskSize; i++) {
            Callable c = new TestCallable(i);
            // 執行任務並獲取Future對象
            Future f = pool.submit(c);
            list.add(f);
        }
        // 關閉線程池
        pool.shutdown();
        // 獲取所有並發任務的運行結果
        for (Future f : list) {
            // 從Future對象上獲取任務的返回值，並輸出到控制台
            System.out.println(">>>" + f.get().toString()); //OPTION + return 拋異常
        }
        Date date2 = new Date();
        System.out.println("----程序結束運行----，程序運行時間【" + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");
    }

    /**
     * 線程直接使用new Thread來創建
     * @throws ExecutionException
     * @throws InterruptedException
     */
    private static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        System.out.println("----程序開始運行----");
        Date date1 = new Date();
        int taskSize=5;
        FutureTask[] randomNumberTasks = new FutureTask[5];
        List<Future> list = new ArrayList<Future>();
        for (int i = 0; i < randomNumberTasks.length; i++) {
            Callable c = new TestCallable(i);
            // 執行任務並獲取Future對象
            randomNumberTasks[i]=   new FutureTask(c);

            Thread t = new Thread(randomNumberTasks[i]);
            t.start();
        }

        // 獲取所有並發任務的運行結果
        for (Future f : randomNumberTasks) {
            // 從Future對象上獲取任務的返回值，並輸
            System.out.println(">>>" + f.get().toString()); //OPTION + return 拋異常
        }
        Date date2 = new Date();
        System.out.println("----程序結束運行----，程序運行時間【" + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");

    }

    /**
     * call方法的實現，主要用於執行線程的具體實現，並返回結果
     * @return
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        System.out.println(">>>" + taskNum + "任務啟動");
        Date dateTmp1 = new Date();
        Thread.sleep(1000);
        Date dateTmp2 = new Date();
        long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();
        System.out.println(">>>" + taskNum + "任務終止");
        return taskNum + "任務返回運行結果,當前任務時間【" + time + "毫秒】";
    }
}

輸出

----程序開始運行----
>>>0任務啟動
>>>1任務啟動
>>>2任務啟動
>>>3任務啟動
>>>4任務啟動
>>>0任務終止
>>>0任務返回運行結果,當前任務時間【1002毫秒】
>>>1任務終止
>>>2任務終止
>>>4任務終止
>>>1任務返回運行結果,當前任務時間【1005毫秒】
>>>2任務返回運行結果,當前任務時間【1005毫秒】
>>>3任務終止
>>>3任務返回運行結果,當前任務時間【1005毫秒】
>>>4任務返回運行結果,當前任務時間【1005毫秒】
----程序結束運行----，程序運行時間【1007毫秒】

Process finished with exit code 0

 

2.使用Callable和FutureTask的完整示例

// Java program to illustrate Callable and FutureTask 
// for random number generation 
import java.util.Random; 
import java.util.concurrent.Callable; 
import java.util.concurrent.FutureTask; 
  
class CallableExample implements Callable 
{ 
  
  public Object call() throws Exception 
  { 
    Random generator = new Random(); 
    Integer randomNumber = generator.nextInt(5); 
  
    Thread.sleep(randomNumber * 1000); 
  
    return randomNumber; 
  } 
  
} 
  
public class CallableFutureTest 
{ 
  public static void main(String[] args) throws Exception 
  { 
  
    // FutureTask is a concrete class that 
    // implements both Runnable and Future 
    FutureTask[] randomNumberTasks = new FutureTask[5]; 
  
    for (int i = 0; i < 5; i++) 
    { 
      Callable callable = new CallableExample(); 
  
      // Create the FutureTask with Callable 
      randomNumberTasks[i] = new FutureTask(callable); 
  
      // As it implements Runnable, create Thread 
      // with FutureTask 
      Thread t = new Thread(randomNumberTasks[i]); 
      t.start(); 
    } 
  
    for (int i = 0; i < 5; i++) 
    { 
      // As it implements Future, we can call get() 
      System.out.println(randomNumberTasks[i].get()); 
  
      // This method blocks till the result is obtained 
      // The get method can throw checked exceptions 
      // like when it is interrupted. This is the reason 
      // for adding the throws clause to main 
    } 
  } 
} 

啟動線程后，與線程的所有交互都使用FutureTask，因為它實現了Future接口。因此，不需要存儲Thread對象。使用FutureTask對象，還可以取消任務，檢查任務是否完成或嘗試獲取結果。

3.使用Runnable來獲取返回結果的實現

// Java program to illustrate Runnable 
// for random number generation 
import java.util.Random; 
import java.util.concurrent.Callable; 
import java.util.concurrent.FutureTask; 
  
class RunnableExample implements Runnable 
{ 
    // Shared object to store result 
    private Object result = null; 
  
    public void run() 
    { 
        Random generator = new Random(); 
        Integer randomNumber = generator.nextInt(5); 
  
        // As run cannot throw any Exception 
        try
        { 
            Thread.sleep(randomNumber * 1000); 
        } 
        catch (InterruptedException e) 
        { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
  
        // Store the return value in result when done 
        result = randomNumber; 
  
        // Wake up threads blocked on the get() method 
        synchronized(this) 
        { 
            notifyAll(); 
        } 
    } 
  
    public synchronized Object get() 
          throws InterruptedException 
    { 
        while (result == null) 
            wait(); 
  
        return result; 
    } 
} 
  
// Code is almost same as the previous example with a 
// few changes made to use Runnable instead of Callable 
public class RunnableTest 
{ 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
    { 
        RunnableExample[] randomNumberTasks = new RunnableExample[5]; 
  
        for (int i = 0; i < 5; i++) 
        { 
            randomNumberTasks[i] = new RunnableExample(); 
            Thread t = new Thread(randomNumberTasks[i]); 
            t.start(); 
        } 
  
        for (int i = 0; i < 5; i++) 
            System.out.println(randomNumberTasks[i].get()); 
    } 
}