Java开发笔记（九十八）利用Callable启动线程

前面介绍了如何利用Runnable接口构建线程任务，该方式确实方便了线程代码的复用与共享，然而Runnable不像公共方法那样有返回值，也就无法将线程代码的处理结果传给外部，造成外部既不知晓该线程是否已经执行完毕，也不了解该线程的运算结果是什么，总之无法跟踪分线程的行动踪迹。这里显然是不完美的，调用方法都有返回值，为何通过Runnable启动线程就无法获得返回值呢？为此Java又提供了另一种开启线程的方式，即利用Callable接口构建任务代码，实现该接口需要重写call方法，call方法类似run方法，同样存放着开发者定义的任务代码。不同的是，run方法没有返回值，而call方法支持定义输出参数，从而在设计上保留了分线程在运行结束时返回结果的可能性。
Callable是个泛型接口，它的返回值类型在外部调用时指定，要想创建一个Callable实例，既能通过定义完整的新类来实现，也能通过普通的匿名内部类实现。举个简单的应用例子，比如希望开启分线程生成某个随机数，并将随机数返回给主线程，则采取匿名内部类方式书写的Callable定义代码如下所示：

		// 定义一个Callable代码段，返回100以内的随机整数
		// 第一种方式：采取匿名内部类方式书写
		Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {
			@Override
			public Integer call() { // 返回值为Integer类型
				int random = new Random().nextInt(100); // 获取100以内的随机整数
				// 以下打印随机数日志，包括当前时间、当前线程、随机数值等信息
				PrintUtils.print(Thread.currentThread().getName(), "任务生成的随机数="+random);
				return random;
			}
		};

由于Callable又是个函数式接口，因此能够利用Lambda表达式来简化匿名内部类，于是掐头去尾后的Lambda表达式代码示例如下：

		// 第二种方式：采取Lambda表达式书写
		Callable<Integer> callable = () -> {
			int random = new Random().nextInt(100);
			PrintUtils.print(Thread.currentThread().getName(), "任务生成的随机数="+random);
			return random;
		};

因为获取随机数的关键代码仅有一行，所以完全可以进一步精简Lambda表达式的代码，压缩冗余后只有下面短小精悍的一行代码：

		// 第三种方式：进一步精简后的Lambda表达式
		Callable<Integer> callable = () -> new Random().nextInt(100);

有了Callable实例之后，还需要引入未来任务FutureTask把它包装一下，因为只有FutureTask才能真正跟踪任务的执行状态。以下是FutureTask的主要方法说明：
run：启动未来任务。
get：获取未来任务的执行结果。
isDone：判断未来任务是否执行完毕。
cancel：取消未来任务。
isCancelled：判断未来任务是否取消。
现在结合Callable与FutureTask，串起来运行一下拥有返回值的未来任务，首先把Callable实例填进FutureTask的构造方法，由此得到一个未来任务的实例；接着调用未来任务的run方法启动该任务，最后调用未来任务的get方法获取任务的执行结果。根据以上步骤编写的未来任务代码如下所示：

		// 根据代码段实例创建一个未来任务
		FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(callable);
		future.run(); // 运行未来任务
		try {
			Integer result = future.get(); // 获取未来任务的执行结果
			PrintUtils.print(Thread.currentThread().getName(), "主线程的执行结果="+result);
		} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
			// get方法会一直等到未来任务的执行完成，由于等待期间可能收到中断信号，因此这里得捕捉中断异常
			e.printStackTrace();
		}

运行上述的任务调用代码，观察到的任务日志如下：

16:48:53.363 main 任务生成的随机数=11
16:48:53.422 main 主线程的执行结果=11

有没有发现什么不对劲的地方？第一行日志是在Callable实例的call方法中打印的，第二行日志是在主线程获得返回值后打印的，可是从日志看，两行日志都由main线程也就是主线程输出的，说明未来任务仍然由主线程执行，而非由分线程执行。
那么如何才能开启分线程来执行未来任务呢？当然还得让Thread类亲自出马了，就像使用分线程执行Runnable任务那样，同样要把Callable实例放入Thread的构造方法当中，然后再调用线程实例的start方法方可启动线程任务。于是添加线程类之后的未来任务代码变成了下面这样：

		// 根据代码段实例创建一个未来任务
		FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(callable);
		// 把未来任务放入新创建的线程中，并启动分线程处理
		new Thread(future).start();
		try {
			Integer result = future.get(); // 获取未来任务的执行结果
			PrintUtils.print(Thread.currentThread().getName(), "主线程的执行结果="+result);
		} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
			// get方法会一直等到未来任务的执行完成，由于等待期间可能收到中断信号，因此这里得捕捉中断异常
			e.printStackTrace();
		}

运行上面的未来任务代码，观察到以下的程序日志：

16:49:49.816 Thread-0 任务生成的随机数=38
16:49:49.820 main 主线程的执行结果=38

从日志中的Thread-0名称可知，此时的未来任务总算交由分线程执行了。

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