Callable 、Future、FutureTask

Futuretask是JUC下的一個(gè)組件，針對對線程結(jié)果的處理
有兩種創(chuàng)建多線程的方式：一個(gè)是繼承Thread類，另一個(gè)是實(shí)現(xiàn)Runnable接口。但是這樣的一個(gè)問題是實(shí)現(xiàn)Runnable的run()方法后并不能返回任何結(jié)果，因?yàn)閞un()是一個(gè)void類型。在jdk1.5之后java提供callable和Future，通過它們可以得到線程任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果

Runnable

java.lang.Runnable 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();
}

Callable

java.util.concurrent 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()
這是一個(gè)泛型接口，該接口聲明了一個(gè)名稱為call()的方法，同時(shí)這個(gè)方法可以有返回值V，也可以拋出異常。call()方法返回的類型就是傳遞進(jìn)來的V類型。

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;
}

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：

//第一個(gè)方法：submit提交一個(gè)實(shí)現(xiàn)Callable接口的任務(wù)，并且返回封裝了異步計(jì)算結(jié)果的Future。
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
//第二個(gè)方法：submit提交一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的任務(wù)，并且指定了在調(diào)用Future的get方法時(shí)返回的result對象。
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
//第三個(gè)方法：submit提交一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的任務(wù)，并且返回封裝了異步計(jì)算結(jié)果的Future。
Future<?> submit(Runnable task);

因此我們只要?jiǎng)?chuàng)建好我們的線程對象（實(shí)現(xiàn)Callable接口或者Runnable接口），然后通過上面3個(gè)方法提交給線程池去執(zhí)行即可。

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(huì)阻塞直到任務(wù)返回結(jié)果。
Future<V>接口是用來獲取異步計(jì)算結(jié)果的，說白了就是對具體的Runnable或者Callable對象任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果進(jìn)行獲取(get())，取消(cancel())，判斷是否完成等操作。

public interface Future<V> {
    //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(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)還沒有執(zhí)行，則無論mayInterruptIfRunning為true還是false，肯定返回true。
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    //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。
    boolean isCancelled();
    //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；
    boolean isDone();
    //get()方法用來獲取執(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；
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    //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。
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

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，所以是無法直接用來創(chuàng)建對象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

FutureTask

創(chuàng)建一個(gè)線程Runnable是必須的，要保存線程的返回結(jié)果Future是必須的，因此有了FutureTask，F(xiàn)utureTask同時(shí)實(shí)現(xiàn)了Runnable和Future接口。
所以它既可以作為Runnable被線程執(zhí)行，又可以作為Future得到Callable的返回值。

我們先來看一下FutureTask的實(shí)現(xiàn)：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

FutureTask類實(shí)現(xiàn)了RunnableFuture接口，我們看一下RunnableFuture接口的實(shí)現(xiàn)：

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

分析：
FutureTask除了實(shí)現(xiàn)了Future接口外還實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，因此FutureTask也可以直接提交給Executor執(zhí)行。 當(dāng)然也可以調(diào)用線程直接執(zhí)行（FutureTask.run()）。接下來我們根據(jù)FutureTask.run()的執(zhí)行時(shí)機(jī)來分析其所處的3種狀態(tài)：
（1）未啟動(dòng)，F(xiàn)utureTask.run()方法還沒有被執(zhí)行之前，F(xiàn)utureTask處于未啟動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)FutureTask，而且沒有執(zhí)行FutureTask.run()方法前，這個(gè)FutureTask也處于未啟動(dòng)狀態(tài)。
（2）已啟動(dòng)，F(xiàn)utureTask.run()被執(zhí)行的過程中，F(xiàn)utureTask處于已啟動(dòng)狀態(tài)。
（3）已完成，F(xiàn)utureTask.run()方法執(zhí)行完正常結(jié)束，或者被取消或者拋出異常而結(jié)束，F(xiàn)utureTask都處于完成狀態(tài)。

image.png

FutureTask的方法執(zhí)行示意圖

image.png

分析：
（1）當(dāng)FutureTask處于未啟動(dòng)或已啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，如果此時(shí)我們執(zhí)行FutureTask.get()方法將導(dǎo)致調(diào)用線程阻塞；當(dāng)FutureTask處于已完成狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行FutureTask.get()方法將導(dǎo)致調(diào)用線程立即返回結(jié)果或者拋出異常。
（2）當(dāng)FutureTask處于未啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行FutureTask.cancel()方法將導(dǎo)致此任務(wù)永遠(yuǎn)不會(huì)執(zhí)行。當(dāng)FutureTask處于已啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行cancel(true)方法將以中斷執(zhí)行此任務(wù)線程的方式來試圖停止任務(wù)，如果任務(wù)取消成功，cancel(...)返回true；但如果執(zhí)行cancel(false)方法將不會(huì)對正在執(zhí)行的任務(wù)線程產(chǎn)生影響(讓線程正常執(zhí)行到完成)，此時(shí)cancel(...)返回false。當(dāng)任務(wù)已經(jīng)完成，執(zhí)行cancel(...)方法將返回false。

代碼實(shí)例：

使用Callable+Future獲取執(zhí)行結(jié)果

public class FutureExample {

    static class MyCallable implements Callable<String> {

        @Override
        public String call() throws Exception {
            log.info("do something in callable");
            Thread.sleep(5000);
            return "Done";
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        Future<String> future = executorService.submit(new MyCallable());
        log.info("do something in main");
        Thread.sleep(1000); //主線程睡一秒 
        String result = future.get(); //如果子線程沒有執(zhí)行完，主線程會(huì)一直阻塞在這里
        log.info("result：{}", result);
    }
}

執(zhí)行結(jié)果：
        16:16:53.843 [main] do something in main
        16:16:53.843 [pool-1-thread-1]  do something in callable 
        16:16:58.846 [main] result：Done //與上一個(gè)日志打印，阻塞了5秒鐘

使用Callable+FutureTask獲取執(zhí)行結(jié)果

public class FutureTaskExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(new Callable<String>() { //還可以runable 
            @Override
            public String call() throws Exception {
                log.info("do something in callable");
                Thread.sleep(5000);
                return "Done";
            }
        });

        new Thread(futureTask).start();
        log.info("do something in main");
        Thread.sleep(1000);
        String result = futureTask.get();
        log.info("result：{}", result);
    }
}
 執(zhí)行結(jié)果，與上面相同

補(bǔ)充：
實(shí)現(xiàn)Runnable接口和實(shí)現(xiàn)Callable接口的區(qū)別：
1、Runnable是自從java1.1就有了，而Callable是1.5之后才加上去的。
2、Callable規(guī)定的方法是call(),Runnable規(guī)定的方法是run()。
3、Callable的任務(wù)執(zhí)行后可返回值，而Runnable的任務(wù)是不能返回值(是void)。
4、call方法可以拋出異常，run方法不可以。
5、運(yùn)行Callable任務(wù)可以拿到一個(gè)Future對象，表示異步計(jì)算的結(jié)果。它提供了檢查計(jì)算是否完成的方法，以等待計(jì)算的完成，并檢索計(jì)算的結(jié)果。通過Future對象可以了解任務(wù)執(zhí)行情況，可取消任務(wù)的執(zhí)行，還可獲取執(zhí)行結(jié)果。
6、需要注意的是，并不能直接使用Callable創(chuàng)建線程，只有Runnable可以。
7、加入線程池運(yùn)行，Runnable使用ExecutorService的execute方法，Callable使用submit方法。