Java多線程之Callable和Future的案例分析

小編給大家分享一下Java多線程之Callable和Future的案例分析，希望大家閱讀完這篇文章后大所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

Callable和Future出現(xiàn)的原因

創(chuàng)建線程的2種方式，一種是直接繼承Thread，另外一種就是實(shí)現(xiàn)Runnable接口。
這2種方式都有一個(gè)缺陷就是：在執(zhí)行完任務(wù)之后無(wú)法獲取執(zhí)行結(jié)果。
如果需要獲取執(zhí)行結(jié)果，就必須通過(guò)共享變量或者使用線程通信的方式來(lái)達(dá)到效果，這樣使用起來(lái)就比較麻煩。
自從Java 1.5開(kāi)始，就提供了Callable和Future，通過(guò)它們可以在任務(wù)執(zhí)行完畢之后得到任務(wù)執(zhí)行結(jié)果。

Callable和Future介紹

Callable接口代表一段可以調(diào)用并返回結(jié)果的代碼;Future接口表示異步任務(wù)，是還沒(méi)有完成的任務(wù)給出的未來(lái)結(jié)果。所以說(shuō)Callable用于產(chǎn)生結(jié)果，F(xiàn)uture用于獲取結(jié)果。
Callable接口使用泛型去定義它的返回類(lèi)型。Executors類(lèi)提供了一些有用的方法在線程池中執(zhí)行Callable內(nèi)的任務(wù)。由于Callable任務(wù)是并行的（并行就是整體看上去是并行的，其實(shí)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)只有一個(gè)線程在執(zhí)行），我們必須等待它返回的結(jié)果。
java.util.concurrent.Future對(duì)象為我們解決了這個(gè)問(wèn)題。在線程池提交Callable任務(wù)后返回了一個(gè)Future對(duì)象，使用它可以知道Callable任務(wù)的狀態(tài)和得到Callable返回的執(zhí)行結(jié)果。Future提供了get()方法讓我們可以等待Callable結(jié)束并獲取它的執(zhí)行結(jié)果。

Callable與Runnable

java.lang.Runnable吧，它是一個(gè)接口，在它里面只聲明了一個(gè)run()方法：

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

　由于run()方法返回值為void類(lèi)型，所以在執(zhí)行完任務(wù)之后無(wú)法返回任何結(jié)果。

　Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一個(gè)接口，在它里面也只聲明了一個(gè)方法，只不過(guò)這個(gè)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;
}

這是一個(gè)泛型接口，call()函數(shù)返回的類(lèi)型就是傳遞進(jìn)來(lái)的V類(lèi)型。

Callable的使用

一般情況下是配合ExecutorService來(lái)使用的，在ExecutorService接口中聲明了若干個(gè)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(gè)submit方法里面的參數(shù)類(lèi)型就是Callable。

暫時(shí)只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合來(lái)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(gè)submit方法和第三個(gè)submit方法，第二個(gè)submit方法很少使用。

Future

Future就是對(duì)于具體的Runnable或者Callable任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行取消、查詢是否完成、獲取結(jié)果。必要時(shí)可以通過(guò)get方法獲取執(zhí)行結(jié)果，該方法會(huì)阻塞直到任務(wù)返回結(jié)果。

Future類(lèi)位于java.util.concurrent包下，它是一個(gè)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接口中聲明了5個(gè)方法，下面依次解釋每個(gè)方法的作用

• cancel方法用來(lái)取消任務(wù)，如果取消任務(wù)成功則返回true，如果取消任務(wù)失敗則返回false。參數(shù)mayInterruptIfRunning表示是否允許取消正在執(zhí)行卻沒(méi)有執(zhí)行完畢的任務(wù)，如果設(shè)置true，則表示可以取消正在執(zhí)行過(guò)程中的任務(wù)。如果任務(wù)已經(jīng)完成，則無(wú)論mayInterruptIfRunning為true還是false，此方法肯定返回false，即如果取消已經(jīng)完成的任務(wù)會(huì)返回false；如果任務(wù)正在執(zhí)行，若mayInterruptIfRunning設(shè)置為true，則返回true，若mayInterruptIfRunning設(shè)置為false，則返回false；如果任務(wù)還沒(méi)有執(zhí)行，則無(wú)論mayInterruptIfRunning為true還是false，肯定返回true。

• isCancelled方法表示任務(wù)是否被取消成功，如果在任務(wù)正常完成前被取消成功，則返回 true。

• isDone方法表示任務(wù)是否已經(jīng)完成，若任務(wù)完成，則返回true；

• get()方法用來(lái)獲取執(zhí)行結(jié)果，這個(gè)方法會(huì)產(chǎn)生阻塞，會(huì)一直等到任務(wù)執(zhí)行完畢才返回；

• get(long timeout, TimeUnit unit)用來(lái)獲取執(zhí)行結(jié)果，如果在指定時(shí)間內(nèi)，還沒(méi)獲取到結(jié)果，就直接返回null。

Future提供了三種功能：

1. 判斷任務(wù)是否完成；

2. 能夠中斷任務(wù)；

3. 能夠獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果。

   因?yàn)镕uture只是一個(gè)接口，所以是無(wú)法直接用來(lái)創(chuàng)建對(duì)象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

   FutureTask

   FutureTask實(shí)現(xiàn)了RunnableFuture接口，這個(gè)接口的定義如下：

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

可以看到這個(gè)接口實(shí)現(xiàn)了Runnable和Future接口，接口中的具體實(shí)現(xiàn)由FutureTask來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)類(lèi)的兩個(gè)構(gòu)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));  
    }

如上提供了兩個(gè)構(gòu)造函數(shù)，一個(gè)以Callable為參數(shù)，另外一個(gè)以Runnable為參數(shù)。這些類(lèi)之間的關(guān)聯(lián)對(duì)于任務(wù)建模的辦法非常靈活，允許你基于FutureTask的Runnable特性（因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了Runnable接口），把任務(wù)寫(xiě)成Callable，然后封裝進(jìn)一個(gè)由執(zhí)行者調(diào)度并在必要時(shí)可以取消的FutureTask。

FutureTask可以由執(zhí)行者調(diào)度，這一點(diǎn)很關(guān)鍵。它對(duì)外提供的方法基本上就是Future和Runnable接口的組合：get()、cancel、isDone()、isCancelled()和run()，而run()方法通常都是由執(zhí)行者調(diào)用，我們基本上不需要直接調(diào)用它。

FutureTask的例子

public 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();  
    }  

}

public class FutureTaskExample {  
     public static void main(String[] args) {  
        MyCallable callable1 = new MyCallable(1000);                       // 要執(zhí)行的任務(wù)  
        MyCallable callable2 = new MyCallable(2000);  

        FutureTask<String> futureTask1 = new FutureTask<String>(callable1);// 將Callable寫(xiě)的任務(wù)封裝到一個(gè)由執(zhí)行者調(diào)度的FutureTask對(duì)象  
        FutureTask<String> futureTask2 = new FutureTask<String>(callable2);  

        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);        // 創(chuàng)建線程池并返回ExecutorService實(shí)例  
        executor.execute(futureTask1);  // 執(zhí)行任務(wù)  
        executor.execute(futureTask2);    

        while (true) {  
            try {  
                if(futureTask1.isDone() && futureTask2.isDone()){//  兩個(gè)任務(wù)都完成  
                    System.out.println("Done");  
                    executor.shutdown();                          // 關(guān)閉線程池和服務(wù)   
                    return;  
                }  

                if(!futureTask1.isDone()){ // 任務(wù)1沒(méi)有完成，會(huì)等待，直到任務(wù)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  
            }  
        }  
    }  
}

看完了這篇文章，相信你對(duì)Java多線程之Callable和Future的案例分析有了一定的了解，想了解更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！