Java concurrency线程池之Callable和Future详解

怪我咯 2017-07-02 10:27 1602浏览原创

这篇文章主要为大家详细介绍了java concurrency线程池之callable和future，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们可以参考一下

Callable 和 Future 简介

　　Callable 和 Future 是比较有趣的一对组合。当我们需要获取线程的执行结果时，就需要用到它们。Callable用于产生结果，Future用于获取结果。

1. Callable

Callable 是一个接口，它只包含一个call()方法。Callable是一个返回结果并且可能抛出异常的任务。
为了便于理解，我们可以将Callable比作一个Runnable接口，而Callable的call()方法则类似于Runnable的run()方法。
Callable的源码如下：

public interface Callable<v> {
 V call() throws Exception;
}</v>

说明：从中我们可以看出Callable支持泛型。

2. Future

Future 是一个接口。它用于表示异步计算的结果。提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果。
Future的源码如下：

public interface Future<v> {
 // 试图取消对此任务的执行。
 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()

 // 如有必要，等待计算完成，然后获取其结果。
 V  get() throws InterruptedException, ExecutionException;

 // 如有必要，最多等待为使计算完成所给定的时间之后，获取其结果（如果结果可用）。
 V  get(long timeout, TimeUnit unit)
  throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}</v>

说明： Future用于表示异步计算的结果。它的实现类是FutureTask，在讲解FutureTask之前，我们先看看Callable, Future, FutureTask它们之间的关系图，如下：

说明：

(01) RunnableFuture是一个接口，它继承了Runnable和Future这两个接口。RunnableFuture的源码如下：

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

(02) FutureTask实现了RunnableFuture接口。所以，我们也说它实现了Future接口。

示例和源码分析(基于JDK1.7.0_40)

我们先通过一个示例看看Callable和Future的基本用法，然后再分析示例的实现原理。

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ExecutionException;

class MyCallable implements Callable {

 @Override 
 public Integer call() throws Exception {
 int sum = 0;
 // 执行任务
 for (int i=0; i<p>运行结果：<br></p><p>4950<br></p><p><span style="color: #800000"><strong>结果说明：<br></strong></span></p><p>　　在主线程main中，通过newSingleThreadExecutor()新建一个线程池。接着创建Callable对象c1，然后再通过pool.submit(c1)将c1提交到线程池中进行处理，并且将返回的结果保存到Future对象f1中。然后，我们通过f1.get()获取Callable中保存的结果；最后通过pool.shutdown()关闭线程池。 <br></p><p><strong>1. submit()<br></strong></p><p>submit()在java/util/concurrent/AbstractExecutorService.java中实现，它的源码如下：</p><pre class="brush:java;">public <t> Future<t> submit(Callable<t> task) {
 if (task == null) throw new NullPointerException();
 // 创建一个RunnableFuture对象
 RunnableFuture<t> ftask = newTaskFor(task);
 // 执行“任务ftask”
 execute(ftask);
 // 返回“ftask”
 return ftask;
}</t></t></t></t>

说明：submit()通过newTaskFor(task)创建了RunnableFuture对象ftask。它的源码如下：

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

2. FutureTask的构造函数

FutureTask的构造函数如下：

public FutureTask(Callable<v> callable) {
 if (callable == null)
 throw new NullPointerException();
 // callable是一个Callable对象
 this.callable = callable;
 // state记录FutureTask的状态
 this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}</v>

3. FutureTask的run()方法

我们继续回到submit()的源码中。
在newTaskFor()新建一个ftask对象之后，会通过execute(ftask)执行该任务。此时ftask被当作一个Runnable对象进行执行，最终会调用到它的run()方法；ftask的run()方法在java/util/concurrent/FutureTask.java中实现，源码如下：

public void run() {
 if (state != NEW ||
 !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
     null, Thread.currentThread()))
 return;
 try {
 // 将callable对象赋值给c。
 Callable<v> c = callable;
 if (c != null && state == NEW) {
  V result;
  boolean ran;
  try {
  // 执行Callable的call()方法，并保存结果到result中。
  result = c.call();
  ran = true;
  } catch (Throwable ex) {
  result = null;
  ran = false;
  setException(ex);
  }
  // 如果运行成功，则将result保存
  if (ran)
  set(result);
 }
 } finally {
 runner = null;
 // 设置“state状态标记”
 int s = state;
 if (s >= INTERRUPTING)
  handlePossibleCancellationInterrupt(s);
 }
}</v>

说明：run()中会执行Callable对象的call()方法，并且最终将结果保存到result中，并通过set(result)将result保存。
　　之后调用FutureTask的get()方法，返回的就是通过set(result)保存的值。