Java Callable接口怎么實(shí)現(xiàn)多線程

這篇文章主要為大家展示了Java Callable接口怎么實(shí)現(xiàn)多線程，內(nèi)容簡而易懂，希望大家可以學(xué)習(xí)一下，學(xué)習(xí)完之后肯定會有收獲的，下面讓小編帶大家一起來看看吧。

在Java 1.5以前，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。無論我們以怎樣的形式實(shí)現(xiàn)多線程，都需要調(diào)用Thread類中的start方法去向操作系統(tǒng)請求io，cup等資源。因?yàn)榫€程run方法沒有返回值，如果需要獲取執(zhí)行結(jié)果，就必須通過共享變量或者使用線程通信的方式來達(dá)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(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)，是還沒有完成的任務(wù)給出的未來結(jié)果。所以說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型。Executors類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對象為我們解決了這個(gè)問題。在線程池提交Callable任務(wù)后返回了一個(gè)Future對象，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類型，所以在執(zhí)行完任務(wù)之后無法返回任何結(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;
}　　

可以看到，這是一個(gè)泛型接口，call()函數(shù)返回的類型就是傳遞進(jìn)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(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<&#63;> submit(Runnable task);

Future

Future就是對于具體的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get方法獲取執(zhí)行結(jié)果，該方法會阻塞直到任務(wù)返回結(jié)果?！　?/p>

Future類位于java.util.concurrent包下，它是一個(gè)接口

：<T> Future<T> submit(Callable<T> task);

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

Future<&#63;> submit(Runnable task);

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)行過程中的任務(wù)。如果任務(wù)已經(jīng)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(jīng)完成的任務(wù)會返回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)還沒有執(zhí)行，則無論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   用來獲取執(zhí)行結(jié)果，這個(gè)方法會產(chǎn)生阻塞，會一直等到任務(wù)執(zhí)行完畢才返回；

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

也就是說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。

Future用于表示異步計(jì)算的結(jié)果。它的實(shí)現(xiàn)類有java.util.concurrent.FutureTask<V>和 javax.swing.SwingWorker<T,V>，Android平臺上如果不想分支線程阻塞主線程，又想取得分支線程的執(zhí)行結(jié)果，可以用FutureTask。

FutureTask

Java的類是單繼承的設(shè)計(jì)，如果采用繼承Thread的方式實(shí)現(xiàn)多線程，則不能繼承其他的類，采用接口能夠更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享

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來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)類的兩個(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)。這些類之間的關(guān)聯(lián)對于任務(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類同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，所以可以直接提交給Thread、Executors執(zhí)行：

public class CallableAndFuture { 
    public static void main(String[] args) { 
      Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() { 
        public Integer call() throws Exception { 
          return new Random().nextInt(100); 
        } 
      }; 

    FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(callable); 
    new Thread(future).start(); 
 
    try { 
      Thread.sleep(5000);// 可能做一些事情 
 
      int result = future.get()); 
 
    } catch (InterruptedException e) { 
      e.printStackTrace(); 
    } catch (ExecutionException e) { 
      e.printStackTrace(); 
    } 
  } 
} 

public class CallableAndFuture { 
  public static void main(String[] args) { 
 
    //ExecutorService.submit()
    ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor(); 
    Future<Integer> future = threadPool.submit(new Callable<Integer>() { 
      public Integer call() throws Exception { 
        return new Random().nextInt(100); 
      } 
    }); 
 
    try { 
      Thread.sleep(5000);// 可能做一些事情 
 
      int result = future.get()); //Future.get()
 
    } catch (InterruptedException e) { 
      e.printStackTrace(); 
    } catch (ExecutionException e) { 
      e.printStackTrace(); 
    } 
  } 

如果要執(zhí)行多個(gè)帶返回值的任務(wù)，并取得多個(gè)返回值，可用CompletionService：

CompletionService相當(dāng)于Executor加上BlockingQueue，使用場景為當(dāng)子線程并發(fā)了一系列的任務(wù)以后，主線程需要實(shí)時(shí)地取回子線程任務(wù)的返回值并同時(shí)順序地處理這些返回值，誰先返回就先處理誰。

public class CallableAndFuture { 
  public static void main(String[] args) { 
    ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); 
    CompletionService<Integer> cs = new ExecutorCompletionService<Integer>(threadPool); 
    for(int i = 1; i < 5; i++) { 
      final int taskID = i; 
      //CompletionService.submit()
      cs.submit(new Callable<Integer>() { 
        public Integer call() throws Exception { 
          return taskID; 
        } 
      }); 
    } 
    // 可能做一些事情 
    for(int i = 1; i < 5; i++) { 
      try { 
        int result = cs.take().get()); //CompletionService.take()返回Future
      } catch (InterruptedException e) { 
        e.printStackTrace(); 
      } catch (ExecutionException e) { 
        e.printStackTrace(); 
      } 
    } 
  } 
}  

或者不使用CompletionService：先創(chuàng)建一個(gè)裝Future類型的集合，用Executor提交的任務(wù)返回值添加到集合中，最后便利集合取出數(shù)據(jù)。

區(qū)別：

Future集合方法，submit的task不一定是按照加入自己維護(hù)的list順序完成的。從list中遍歷的每個(gè)Future對象并不一定處于完成狀態(tài)，這時(shí)調(diào)用get()方法就會被阻塞住，如果系統(tǒng)是設(shè)計(jì)成每個(gè)線程完成后就能根據(jù)其結(jié)果繼續(xù)做后面的事，這樣對于處于list后面的但是先完成的線程就會增加了額外的等待時(shí)間。

而CompletionService的實(shí)現(xiàn)是維護(hù)一個(gè)保存Future對象的BlockingQueue。只有當(dāng)這個(gè)Future對象狀態(tài)是結(jié)束的時(shí)候，才會加入到這個(gè)Queue中，take()方法其實(shí)就是Producer-Consumer中的Consumer。它會從Queue中取出Future對象，如果Queue是空的，就會阻塞在那里，直到有完成的Future對象加入到Queue中。

所以，先完成的必定先被取出。這樣就減少了不必要的等待時(shí)間。

以上就是關(guān)于Java Callable接口怎么實(shí)現(xiàn)多線程的內(nèi)容，如果你們有學(xué)習(xí)到知識或者技能，可以把它分享出去讓更多的人看到。