Java并发编程 - Runnbale、Future、Callable 你不知道的那点事（二）

　　Java并发编程 - Runnbale、Future、Callable 你不知道的那点事（一）大致说明了一下 Runnable、Future、Callable 接口之间的关系，也说明了一些内部常用的方法的含义，那具体内部怎么实现的呢？JDK内部底层源码怎么解读？我就带领大家一一探个究竟。

一、ExecutorService 中常用的 submit() 底层源码详解

（1）ExecutorService 中常用的 submit() 方法展示：

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

　  暂时只需要知道线程池中的线程是依赖于 ExecutorService 接口进行调用的，实现类是 ThreadPoolExecutor，重写了 Executor 接口的 execute() 方法，然后进行调用；

　　后面我会专门讲解一下 Executor、ExecutorService、AbstractExecutorService、ThreadPoolExecutor、Executors 之间的关系，让你详细了解线程池的原理和概念。

（2）ExecutorService 中的 submit(Runnable task) 方法详解

　　首先通过 Executors 工具类方法创建线程池（单线程线程池、固定数量线程池、缓存线程池），然后调用 submit() 方法，传入的参数切记是 Runnable 接口的实现类，肯定是重写了 run() 方法；

　　明白上面这句话的原理，看一下 AbstractExecutorService 抽象类中的 submit(Runnable task) 方法详解：一步一步调用

public Future<?> submit(Runnable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);
        execute(ftask);
        return ftask;
}

　　FutureTask 构造方法，设置参数 callable，state 参数：

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
        this.callable = Executors.callable(runnable, result);　　　　// 调用线程工具类 Executors 中的 callable() 方法
        this.state = NEW;       
}

　　Executors 工具类中的 callable() 方法

public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) {
        if (task == null)
            throw new NullPointerException();
        return new RunnableAdapter<T>(task, result);
}

static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {
        final Runnable task;
        final T result;
        RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
            this.task = task;
            this.result = result;
        }
        public T call() {
            task.run();
            return result;
        }
    }

　　1）先判断 task 不能为空，然后调用 newTaskFor(task, null) 方法，然后一个 RunabbleFuture 接口的实现类实例对象： FuntureTask 实例对象【切记：这个类肯定重写了 run() 方法】；

　　2）注意：创建 FutureTask 对象实例时，调用工具类 Executors 创建一个 RunnableAdapter 对象（可以理解为：Runnable 和Callable 之间的适配器），RunnableAdapter 内部类继承了 Callable 接口，重写了 call() 方法，在 call() 方法中调用真正任务要执行的 run() 方法逻辑；

　   3）然后调用 execute(ftask) 方法，这个方法是线程池实现顶层接口 Executor，重写了 execute() 方法，去执行任务逻辑方法；

　　ExecutorPoolThread 类中的 execute() 方法：

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();
        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);      // 添加到工作线程中
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }    

　　线程池 ExecutorService 直接调用 execute() 方法执行线程任务，则会创建新的 Worker 对象（Worker 类中有一个 Thread 成员变量），Worker 对象可以理解为一个工作线程，是用HashSet() 集合存储，之后该线程调用 start() 方法线程开始执行任务；

　　注意：创建 FutureTask 对象实例时，调用工具类 Executors 创建一个 RunnableAdapter 对象（可以理解为：Runnable 和Callable 之间的适配器），RunnableAdapter 内部类继承了 Callable 接口，重写了 call() 方法，在 call() 方法中调用真正任务要执行的 run() 方法逻辑；

　　本质：调用FutureTask类的run( )方法，在其run( )方法中调用了RunnableAdapter类的call( )方法，在call( )方法中调用了Runnable实现类的run( ) 方法！

（3）ExecutorService 中的 submit(Callable task) 方法详解

　　实现 Callable 接口的任务，在线程池底层原理调用上是比较简单的，没有 submit(Runnable task) 这么复杂；

　　AbstractExecutorService 抽象类中的 submit(Callable task) 方法详解：

public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

　　FutureTask 类中设置 callable、state 参数

protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
        return new FutureTask<T>(callable);
}

public FutureTask(Callable<V> callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}

　　线程池 ExecutorService 直接调用 execute() 方法执行线程任务，则会创建新的 Worker 对象（Worker 类中有一个 Thread 成员变量），Worker 对象可以理解为一个工作线程，是用HashSet() 集合存储，之后该线程调用 start() 方法线程开始执行任务；

　　本质：在调用 ExecutorPoolThread 中的 run() 方法执行任务时，在里面是调用了真正创建的 FutureTask 实例的 run() 方法，在这里面才真正调用了实现 Callable 接口的 call() 方法，call() 方法中的代码就是真正要执行任务的逻辑代码；

二、实践

　　讲了这么多原理实在是太枯燥乏味，一时半会也理解不了，咱就结合实践再加深一下印象！

　　 1）使用 Callable + Future + ExecutorPoolThread 获取执行结果

public class Test1 {
    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("主线程执行......");
        try {
            System.out.println("task运行结果" + result.get());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("执行完毕");
    }
}

class Task implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("子线程执行......");
        Thread.sleep(3000);
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 100; i++)
            sum += i;
        return sum;
    }
}

　　结果：

子线程执行......
主线程执行......
task运行结果4950
执行完毕

　　2）Runnable + ExecutorPoolThread 获取不到结果

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        Task2 task = new Task2();
        Future result = executor.submit(task);
        executor.shutdown();

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }

        System.out.println("主线程执行......");
        try {
            System.out.println("task运行结果" + result.get());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("执行完毕");
    }
}

class Task2 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("子线程执行......");
            Thread.sleep(3000);
            Integer sum = 0;
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                sum += i;
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

　　结果：

子线程执行......
主线程执行......
task运行结果null
执行完毕

　　task运行结果是 null，由于不是 Callable 接口的实现类，没有通用性，就使用了 RunnableAdapter 适配器来保证通用性，所以在 RunnableAdapter 实现了 Callable 接口中重写了 call() 方法，由于传入的 result 是 null，所以返回的 result 也就是 null 了。

三、总结

　　说了这么多Runnable、Future、Callable 底层调用的实现原理，本质都会创建一个 FutureTask 对象，然后调用 run() 方法，最后再调用 call() 方法实现任务逻辑【若是 Runnable 接口的实例对象，会使用 RunnableAdapter 适配器来转接调用一下，然后在调用 call() 方法，在此 call() 方法里面在调用 run() 方法执行；若是 Callable 接口的实例，直接调用 call() 方法执行】

　　菜鸟的简单整理，大家仔细阅读，有问题请留言一起讨论讨论！