多线程-Callable、Future、FutureTask

我们普遍知道的创建线程的方式有两种，一种是继承Thread，一种是实现Runnable接口。这两种方式都无法获取任务执行完后的结果，并发包提供了Callable 类能够得到任务执行完的结果。

为何需要Future与Callable的模式？我们先用常用方式来实现需求。获取线程执行完后的结果。

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Callable callable = new Callable() {
            @Override
            public void call(int num) {
                System.out.println("线程运行结果:"+num);
            }
        };
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("线程："+Thread.currentThread().getName()+"开始");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                callable.call(100);
                System.out.println("线程："+Thread.currentThread().getName()+"结束");
            }
        },"t1").start();
        System.out.println("主线程结束");
    }
}
interface Callable{
    void call(int num);
}

　一般我们使用回调的方式来获取结果。但这种方式有三个缺点：

　　1、必须要有回调接口。并根据线程运行情况，接口至少要拥有成功回调和错误回调两个方法。

　　2、当线程运行后，只能等到线程回调接口，开发者没办法进行取消操作。

　　3、如果要重复获取同样线程运行结果，只能重新运行线程。或缓存一个变量结果值。

　　因此java提供了Future与Callable的模式

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Callable：

　　位于java.util.concurrent包下的一个接口，声明了一个call()方法。

public interface Callable<V> {
    // 计算结果，如果无法计算结果，则抛出一个异常
    V call() throws Exception;
}

　　 Callable一般与ExecutorService配合使用。在ExecutorService接口中声明了几个submit方法的重载：

//提交一个实现Callable接口的任务，并且返回封装了异步计算结果的Future
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
//提交一个实现Runnable接口的任务，并且指定了在调用Future的get方法时返回的result对象
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
//提交一个实现Runnable接口的任务，并且返回封装了异步计算结果的Future
Future<?> submit(Runnable task);

　　对比Runnable：

Callable与Runnable的区别：
　
（1）Callable规定的方法是call()，而Runnable规定的方法是run()。

（2）Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的。

（3）call()方法可抛出异常，而run()方法是不能抛出异常的。

（4）运行Callable任务可拿到一个Future对象。

 (5)  加入线程池运行时，Runnable使用的是ExecutorService的execute方法，而Callable使用的submit方法。 

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Future：

　　Future可以对具体的Runnable或Callable任务的执行结果进行取消，查询是否完成、获取结果。可通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。

　　Future是位于java.util.concurrent包下的一个接口：

public interface Future<V> {
    // 试图取消对此任务的执行，参数表示是否允许取消正在执行却未执行完的任务
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    // 如果在任务正常完成前将其取消，则返回true
    boolean isCancelled();
    // 如果任务已完成，则返回true
    boolean isDone();
    // 获取执行结果，产生阻塞直到任务执行完毕才返回
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    // 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
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

　　Futre提供的三种功能：判断任务是否完成、能够中断任务、能够获取 任务结果。Future是接口，无法直接创建对象来使用，因此就有了FutureTask。

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FutureTask：

　　FutureTask实现了RunnableFuture接口，而RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口。所以它可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值。它是Future接口的一个唯一实现类。

　　FutureTask的状态：

　　　　1、未启动：当FutureTask.run()方法未被执行前，处于未启动状态。当创建一个FutureTask但run方法未执行前，也处于未启动状态。

　　　　2、已启动：FutureTask.run()被执行的过程中，处于已启动状态。

　　　　3、已完成：FutureTask.run()执行完正常结束或被取消或抛出异常而结束，都处于完成状态。

　　FutureTask的执行：

　　

　　　　1、未启动或已启动状态下，执行FutureTask.get()方法会导致调用线程阻塞。已完成状态下，执行该方法调用线程会立即返回结果或抛出异常。

　　　　2、未启动状态下，执行FutureTask.cancel()方法将导致任务永不执行。已启动状态下，执行cancel(true)方法将以中断执行此任务线程的方式来试图停止任务。取消成功返回true。但如果执行cancel(false)方法将不会对正在执行的任务线程产生影响(让线程正常执行到完成)，此时cancel(...)返回false。当任务已经完成，执行cancel(...)方法将返回false。

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使用实例：

Callable实现类

/**
 * @Title: CallableServiceImpl
 * @Description: Callable实现类
 * @date 2019/1/1814:18
 */
public class CallableServiceImpl implements Callable<Integer> {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CallableServiceImpl.class);
    private int sum;
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        logger.info("callable子线程开始计算");
        Thread.sleep(2000);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            sum = sum + i;
        }
        logger.info("callable子线程结束计算");
        return sum;
    }
}

Callable+Future

/**
 * @Title: FutureClient
 * @Description:
 * @date 2019/1/1814:21
 */
public class FutureClient {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(FutureClient.class);

    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
        //创建任务
        CallableServiceImpl task = new CallableServiceImpl();
        //提交任务并获取执行结果
        Future<Integer> future = es.submit(task);
        //关闭线程池
        es.shutdown();
        try {
            Thread.sleep(2000);
            if (future.get()!=null){
                logger.info("结果是:"+future.get());
            }else {
                logger.info("未获取到结果");
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("FutureClient error {}",e);
        }
        logger.info("主线程执行完成");
    }
}

Callable+FutureTask

/**
 * @Title: FutureTaskClient
 * @Description:
 * @date 2019/1/1814:26
 */
public class FutureTaskClient {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(FutureTaskClient.class);

    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ExecutorService es = Executors.newSingleThreadExecutor();
        //创建任务
        CallableServiceImpl task = new CallableServiceImpl();
        //提交任务
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(task);
        es.submit(futureTask);
        //关闭线程池
        es.shutdown();
        try {
            Thread.sleep(2000);
            if (futureTask.get()!=null){
                logger.info("结果是:"+futureTask.get());
            }else {
                logger.info("未获取到结果");
            }
        } catch (Exception e) {
            logger.error("FutureTaskClient error {}",e);
        }
        logger.info("主线程执行完成");
    }
}