Callable接口及Futrue接口详解

Callable接口

有两种创建线程的方法-一种是通过创建Thread类，另一种是通过使用Runnable创建线程。但是，Runnable缺少的一项功能是，当线程终止时（即run（）完成时），我们无法使线程返回结果。为了支持此功能，Java中提供了Callable接口。

• 为了实现Runnable，需要实现不返回任何内容的run（）方法，而对于Callable，需要实现在完成时返回结果的call（）方法。请注意，不能使用Callable创建线程，只能使用Runnable创建线程。
• 另一个区别是call（）方法可以引发异常，而run（）则不能。

• 为实现Callable而必须重写call方法。

// Java program to illustrate Callable
// to return a random number
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask; 

class CallableExample implements Callable
{ 

    public Object call() throws Exception
    {
        // Create random number generator
        Random generator = new Random(); 

        Integer randomNumber = generator.nextInt(5); 

        // To simulate a heavy computation,
        // we delay the thread for some random time
        Thread.sleep(randomNumber * 1000); 

        return randomNumber;
    }
} 

Futrue接口

当call（）方法完成时，结果必须存储在主线程已知的对象中，以便主线程可以知道该线程返回的结果。为此，可以使用Future对象。将Future视为保存结果的对象–它可能暂时不保存结果，但将来会保存（一旦Callable返回）。因此，Future基本上是主线程可以跟踪进度以及其他线程的结果的一种方式。要实现此接口，必须重写5种方法，但是由于下面的示例使用了库中的具体实现，因此这里仅列出了重要的方法。

• public boolean cancel（boolean mayInterrupt）：用于停止任务。如果尚未启动，它将停止任务。如果已启动，则仅在mayInterrupt为true时才会中断任务。
• public Object get（）抛出InterruptedException，ExecutionException：用于获取任务的结果。如果任务完成，它将立即返回结果，否则将等待任务完成，然后返回结果。
• public boolean isDone（）：如果任务完成，则返回true，否则返回false

可以看到Callable和Future做两件事-Callable与Runnable类似，因为它封装了要在另一个线程上运行的任务，而Future用于存储从另一个线程获得的结果。实际上，future也可以与Runnable一起使用。

要创建线程，需要Runnable。为了获得结果，需要future。

Java库具有具体的FutureTask类型，该类型实现Runnable和Future，并方便地将两种功能组合在一起。
可以通过为其构造函数提供Callable来创建FutureTask。然后，将FutureTask对象提供给Thread的构造函数以创建Thread对象。因此，间接地使用Callable创建线程。

1.使用Callable和Future的完整示例

package com.example.thread.callable;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author: GuanBin
 * @date: Created in 下午11:19 2019/10/31
 */
public class TestCallable implements Callable<Object> {

    private int taskNum;

    public TestCallable(int taskNum) {
        this.taskNum = taskNum;
    }

    //1，2主要区别是创建线程的方式
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        test1();
        test2();

    }

    /**
     * 使用Executors.newFixedThreadPool创建线程池
     * @throws InterruptedException
     * @throws ExecutionException
     */
    private static void test1() throws InterruptedException, ExecutionException {
        System.out.println("----程序开始运行----");
        Date date1 = new Date();
        int taskSize=5;
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
        List<Future> list = new ArrayList<Future>();
        for (int i = 0; i < taskSize; i++) {
            Callable c = new TestCallable(i);
            // 执行任务并获取Future对象
            Future f = pool.submit(c);
            list.add(f);
        }
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
        // 获取所有并发任务的运行结果
        for (Future f : list) {
            // 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
            System.out.println(">>>" + f.get().toString()); //OPTION + return 抛异常
        }
        Date date2 = new Date();
        System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【" + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");
    }

    /**
     * 线程直接使用new Thread来创建
     * @throws ExecutionException
     * @throws InterruptedException
     */
    private static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        System.out.println("----程序开始运行----");
        Date date1 = new Date();
        int taskSize=5;
        FutureTask[] randomNumberTasks = new FutureTask[5];
        List<Future> list = new ArrayList<Future>();
        for (int i = 0; i < randomNumberTasks.length; i++) {
            Callable c = new TestCallable(i);
            // 执行任务并获取Future对象
            randomNumberTasks[i]=   new FutureTask(c);

            Thread t = new Thread(randomNumberTasks[i]);
            t.start();
        }

        // 获取所有并发任务的运行结果
        for (Future f : randomNumberTasks) {
            // 从Future对象上获取任务的返回值，并输
            System.out.println(">>>" + f.get().toString()); //OPTION + return 抛异常
        }
        Date date2 = new Date();
        System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【" + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");

    }

    /**
     * call方法的实现，主要用于执行线程的具体实现，并返回结果
     * @return
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        System.out.println(">>>" + taskNum + "任务启动");
        Date dateTmp1 = new Date();
        Thread.sleep(1000);
        Date dateTmp2 = new Date();
        long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();
        System.out.println(">>>" + taskNum + "任务终止");
        return taskNum + "任务返回运行结果,当前任务时间【" + time + "毫秒】";
    }
}

输出

----程序开始运行----
>>>0任务启动
>>>1任务启动
>>>2任务启动
>>>3任务启动
>>>4任务启动
>>>0任务终止
>>>0任务返回运行结果,当前任务时间【1002毫秒】
>>>1任务终止
>>>2任务终止
>>>4任务终止
>>>1任务返回运行结果,当前任务时间【1005毫秒】
>>>2任务返回运行结果,当前任务时间【1005毫秒】
>>>3任务终止
>>>3任务返回运行结果,当前任务时间【1005毫秒】
>>>4任务返回运行结果,当前任务时间【1005毫秒】
----程序结束运行----，程序运行时间【1007毫秒】

Process finished with exit code 0

2.使用Callable和FutureTask的完整示例

// Java program to illustrate Callable and FutureTask
// for random number generation
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask; 

class CallableExample implements Callable
{ 

  public Object call() throws Exception
  {
    Random generator = new Random();
    Integer randomNumber = generator.nextInt(5); 

    Thread.sleep(randomNumber * 1000); 

    return randomNumber;
  } 

} 

public class CallableFutureTest
{
  public static void main(String[] args) throws Exception
  { 

    // FutureTask is a concrete class that
    // implements both Runnable and Future
    FutureTask[] randomNumberTasks = new FutureTask[5]; 

    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
      Callable callable = new CallableExample(); 

      // Create the FutureTask with Callable
      randomNumberTasks[i] = new FutureTask(callable); 

      // As it implements Runnable, create Thread
      // with FutureTask
      Thread t = new Thread(randomNumberTasks[i]);
      t.start();
    } 

    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
      // As it implements Future, we can call get()
      System.out.println(randomNumberTasks[i].get()); 

      // This method blocks till the result is obtained
      // The get method can throw checked exceptions
      // like when it is interrupted. This is the reason
      // for adding the throws clause to main
    }
  }
} 

启动线程后，与线程的所有交互都使用FutureTask，因为它实现了Future接口。因此，不需要存储Thread对象。使用FutureTask对象，还可以取消任务，检查任务是否完成或尝试获取结果。

3.使用Runnable来获取返回结果的实现

// Java program to illustrate Runnable
// for random number generation
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask; 

class RunnableExample implements Runnable
{
    // Shared object to store result
    private Object result = null; 

    public void run()
    {
        Random generator = new Random();
        Integer randomNumber = generator.nextInt(5); 

        // As run cannot throw any Exception
        try
        {
            Thread.sleep(randomNumber * 1000);
        }
        catch (InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        } 

        // Store the return value in result when done
        result = randomNumber; 

        // Wake up threads blocked on the get() method
        synchronized(this)
        {
            notifyAll();
        }
    } 

    public synchronized Object get()
          throws InterruptedException
    {
        while (result == null)
            wait(); 

        return result;
    }
} 

// Code is almost same as the previous example with a
// few changes made to use Runnable instead of Callable
public class RunnableTest
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        RunnableExample[] randomNumberTasks = new RunnableExample[5]; 

        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            randomNumberTasks[i] = new RunnableExample();
            Thread t = new Thread(randomNumberTasks[i]);
            t.start();
        } 

        for (int i = 0; i < 5; i++)
            System.out.println(randomNumberTasks[i].get());
    }
}