Java从发布的第一个版本开始就可以很方便地编写多线程的应用程序,并在设计中引入异步处理。Thread类、Runnable接口和Java内存管理模型使得多线程编程简单直接。但正如之前提到过的,Thread类和Runnable接口都不允许声明检查型异常,也不能定义返回值。没有返回值这点稍微有点麻烦。

 

不能声明抛出检查型异常则更麻烦一些。public void run()方法契约意味着你必须捕获并处理检查型异常。即使你小心地保存了异常信息(译者注:在捕获异常时)以便稍后检查,但也不能保证这个类(译者注:Runnable对象)的所有使用者都读取异常信息。你也可以修改Runnable实现的getter,让它们都能抛出任务执行中的异常。但这种方法除了繁琐也不是十分安全可靠,你不能强迫使用者调用这些方法,程序员很可能会调用join()方法等待线程结束然后就不管了。

但是现在不用担心了,以上的问题终于在1.5中解决了。Callable接口和Future接口的引入以及他们对线程池的支持优雅地解决了这两个问题。

今天我们就来讨论一下Callable、Future和FutureTask三个类的使用方法。以下是本文的目录大纲:

一.Callable与Runnable

二.Future

三.FutureTask

四.使用示例

一、Callable与Runnable

先说一下java.lang.Runnable吧,它是一个接口,在它里面只声明了一个run()方法:

public interface Runnable {
public abstract void run();
}
由于run()方法返回值为void类型,所以在执行完任务之后无法返回任何结果。

Callable是类似于Runnable的接口,实现Callable接口的类和实现Runnable的类都是可被其他线程执行的任务。但是Runnable不会返回结果,并且无法抛出返回结果的异常,而Callable功能更强大一些,被线程执行后,可以返回值,这个返回值可以被Future拿到,也就是说,Future可以拿到异步执行任务的返回值。

Callable位于java.util.concurrent包下,它也是一个接口,在它里面也只声明了一个方法,只不过这个方法叫做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,这是一个泛型接口,call()函数返回的类型就是传递进来的V类型。

那么怎么使用Callable呢?一般情况下是配合ExecutorService来使用的,在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载版本:

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

第一个submit方法里面的参数类型就是Callable。

暂时只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合来使用的,具体的使用方法讲在后面讲述。

一般情况下我们使用第一个submit方法和第三个submit方法,第二个submit方法很少使用。

总结:Callable和Runnable的区别如下:

  1. Callable定义的方法是call,而Runnable定义的方法是run。
  2. Callable的call方法可以有返回值,而Runnable的run方法不能有返回值。
  3. Callable的call方法可抛出异常,而Runnable的run方法不能抛出异常。
 
二、Future

Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果,该方法会阻塞直到任务返回结果。

或者说,Future 提供了另一种在操作完成时通知应用程序的方式。这个对象可以看作是一个异步操作的结果的占位符;它将在未来的某个时刻完成,并提供对其结果的访问。

Future类位于java.util.concurrent包下,它是一个接口:

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接口中声明了5个方法,下面依次解释每个方法的作用:

  • cancel方法用来取消任务,如果取消任务成功则返回true,如果取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务,如果设置true,则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成,则无论mayInterruptIfRunning为true还是false,此方法肯定返回false,即如果取消已经完成的任务会返回false;如果任务正在执行,若mayInterruptIfRunning设置为true,则返回true,若mayInterruptIfRunning设置为false,则返回false;如果任务还没有执行,则无论mayInterruptIfRunning为true还是false,肯定返回true。
  • isCancelled方法表示任务是否被取消成功,如果在任务正常完成前被取消成功,则返回 true。
  • isDone方法表示任务是否已经完成,若任务完成,则返回true;
  • get()方法用来获取执行结果,这个方法会产生阻塞,会一直等到任务执行完毕才返回;
  • get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果,如果在指定时间内,还没获取到结果,就直接返回null。

也就是说Future提供了三种功能:

  1)判断任务是否完成;

  2)能够中断任务;

  3)能够获取任务执行结果。

因为Future只是一个接口,所以是无法直接用来创建对象使用的,因此就有了下面的FutureTask。

 
三、FutureTask

我们先来看一下FutureTask的实现:

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

FutureTask类实现了RunnableFuture接口,我们看一下RunnableFuture接口的实现:

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

可以看出RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口,而FutureTask实现了RunnableFuture接口。所以它既可以作为Runnable被线程执行,又可以作为Future得到Callable的返回值。

  FutureTask提供了2个构造器:

public FutureTask(Callable<V> callable) {
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
}

事实上,FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

四、使用示例

1.使用Callable+Future+ExecutorService 获取执行结果,Executor使我们无需显示的去管理线程的生命周期,是JDK 5之后启动任务的首选方式。

public class Test {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
Task task = new Task();
Future<Integer> result = executor.submit(task);
executor.shutdown(); try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
} System.out.println("主线程在执行任务"); try {
System.out.println("task运行结果" + result.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} System.out.println("所有任务执行完毕");
}
} class Task implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("子线程在进行计算");
Thread.sleep(3000);
int sum = 0;
for (int i = 0; i < 100; i++)
sum += i;
return sum;
}
}

结果:

子线程在进行计算
主线程在执行任务
task运行结果4950
所有任务执行完毕

2.使用Callable+FutureTask+Thread获取执行结果

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 第一种方式
/**
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
Task task = new Task();
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
executor.submit(futureTask);
executor.shutdown();
*/
// 第二种方式,注意这种方式和第一种方式效果是类似的,只不过一个使用的是ExecutorService,一个使用的是Thread Task task = new Task();
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
Thread thread = new Thread(futureTask);
thread.start(); try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
} System.out.println("主线程在执行任务"); try {
System.out.println("task运行结果" + futureTask.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} System.out.println("所有任务执行完毕");
}
} class Task implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("子线程在进行计算");
Thread.sleep(3000);
int sum = 0;
for (int i = 0; i < 100; i++)
sum += i;
return sum;
}
}

结果:

子线程在进行计算
主线程在执行任务
task运行结果4950
所有任务执行完毕

3、 执行多个带返回值的任务,并取得多个返回值,代码如下:

public class CallableAndFuture2 {
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;
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 {
System.out.println("主线程获取第"+i+"个子线程的结果:" + cs.take().get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
} }
}

结果:

主线程获取第1个子线程的结果:1
主线程获取第2个子线程的结果:2
主线程获取第3个子线程的结果:4
主线程获取第4个子线程的结果:3

其实也可以不使用CompletionService,可以先创建一个装Future类型的集合,用Executor提交的任务返回值添加到集合中,最后遍历集合取出数据,代码略。

转自:http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html

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