java 多线程 33: 多线程组件之 Callable、Future和FutureTask

Callable

Callable和rRunnable差不多，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类而设计的，最主要的差别在于Runnable不会返回线程运算结果，Callable可以（假如线程需要返回运行结果）

Future

Future是一个接口表示异步计算的结果，它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果。Future提供了get()、cancel()、isCancel()、isDone()四种方法，表示Future有三种功能：

1、判断任务是否完成

2、中断任务

3、获取任务执行结果

FutureTask

FutureTask是Future的实现类，也可以说是进阶类，优化了Future的一些缺点，比如Future.get会阻塞等等，它提供了对Future的基本实现。可使用FutureTask包装Callable或Runnable对象，因为FutureTask实现了Runnable和Future（看源码可以看出来），所以也可以将FutureTask提交给Executor。一般使用FutureTask代替Future即可

使用方法

Callable、Future、FutureTask一般都是和线程池配合使用的，因为线程池ThreadPoolExecutor的父类AbstractExecutorService提供了三种submit方法：

1、public Future<?> subit(Runnable task){...}

2、public <T> Future<T> submit<Runnable task, T result>{...}

3、public <T> Future<T> submit<Callable<T> task>{...}

第2个用得不多，第1个和第3个比较有用

Callable+Future使用示例

public static class CallableThread implements Callable<String>
{
    public String call() throws Exception
    {
        System.out.println("进入CallableThread的call()方法, 开始睡觉, 睡觉时间为" + System.currentTimeMillis());
        Thread.sleep(10000);
        return "123";
    }
}
    
public static void main(String[] args) throws Exception
{
    ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
    CallableThread ct = new CallableThread();
    Future<String> f = es.submit(ct);
    es.shutdown();
        
    Thread.sleep(5000);
    System.out.println("主线程等待5秒, 当前时间为" + System.currentTimeMillis());
        
    String str = f.get();
    System.out.println("Future已拿到数据, str = " + str + ", 当前时间为" + System.currentTimeMillis());
}

运行结果为：

进入CallableThread的call()方法, 开始睡觉, 睡觉时间为1444654421368
主线程等待5秒, 当前时间为1444654426369
Future已拿到数据, str = 123, 当前时间为1444654431369

看到任意一个利用Callable接口submit上去的任务，只要有一个Future接受它，Future便可以在程序任何地点尝试去获取这条线程返回出去的数据，时间可以比对一下，正好10000ms，即10s

这里的 Future.get 是阻塞方法 ， 会一直等待Callable中线程任务执行完毕，是很低下的效率，

解决方式

1.可以使用FutureTask ，重写done方法

2.循环判断isDone，返回true的时候然后调用get()获取

Callable+FutureTask使用示例

有兴趣的可以看下源码，其实使用Callable+Future的方式，es.submit(ct)方法返回的Future，底层实现new出来的是一个FutureTask。那么，我们看一下Callable+FutureTask的方式：

public static class CallableThread implements Callable<String>
    {
        public String call() throws Exception
        {
            System.out.println("进入CallableThread的call()方法, 开始睡觉, 睡觉时间为" + System.currentTimeMillis());
            Thread.sleep(10000);
            System.out.println("线程睡眠 10s完毕 返回 123");
            return "123";
        }
    }
    public static  class MyFutureTask<String> extends FutureTask<String>{
        public MyFutureTask(Callable callable) {
            super(callable);
        }
        @Override
        protected void done() {
            super.done();
            try {
                String str = this.get();
                System.out.println("Future已拿到数据, str = " + str + ", 当前时间为" + System.currentTimeMillis());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    public static void  main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
        CallableThread ct = new CallableThread();
        MyFutureTask<String> f = new MyFutureTask<>(ct);
        es.submit(f);
        es.shutdown();
        System.out.println("主线程执行完毕, 当前时间为" + System.currentTimeMillis());
    }

执行结果

主线程执行完毕, 当前时间为1474276672135
进入CallableThread的call()方法, 开始睡觉, 睡觉时间为1474276672135
线程睡眠 10s完毕 返回 123
Future已拿到数据, str = 123, 当前时间为1474276682135

可以看到通过FutureTask 构造传入 Callable 类， 重写 done 处理线程执行完毕之后的代码，和Future不同的是，FutureTask集成了Callable ，只需要传入一个Callable， 就可以在内部实现Callable完成后的处理，也不会占用main线程了

使用Callable、Future和FutureTask的好处

上面演示了两个例子，其实反映的是现实中一种情况，把上面的例子稍微扩展一下就是：

有一个method()方法，方法中执行方法A返回一个数据要10秒钟，A方法后面的代码一共要执行20秒钟，但是这20秒的代码中有10秒的方法并不依赖方法A的执行结果，有10秒钟的代码依赖方法A的执行结果。此时若采用同步的方式，那么势必要先等待10秒钟，等待方法A执行完毕，返回数据，再执行后面20秒的代码。

不得不说这是一种低效率的做法。有了Callable、Future和FutureTask，那么：

1、先把A方法的内容放到Callable实现类的call()方法中

2、method()方法中，Callable实现类传入Executor的submit方法中

3、执行后面方法中10秒不依赖方法A运行结果的代码

4、获取方法A的运行结果，执行后面方法中10秒依赖方法A运行结果的代码

这样代码执行效率一下子就提高了，程序不必卡在A方法处。

当然，也可以不用Callable，采用实现Runnable的方式，run()方法执行完了想个办法给method()方法中的某个变量V赋个值就好了。但是我上一篇文章开头就说了，之所以要用多线程组件，就是因为JDK帮我们很好地实现好了代码细节，让开发者更多可以关注业务层的逻辑。如果使用Runnable的方式，那么我们自己就要考虑很多细节，比如Runnable实现类的run()方法执行完毕给V赋值是否线程安全、10秒后如果A方法没有执行完导致V还没有值怎么办，何况JDK还给用户提供了取消任务、判断任务是否存在等方法。既然JDK已经帮我们考虑并实现这些细节了，在没有有说服力的理由的情况下，我们为什么还要自己写run()方法的实现呢？