Java多執行緒之Callable和Future的詳細介紹（程式碼範例）

這篇文章帶給大家的內容是關於Java多執行緒之Callable和Future的詳細介紹（程式碼範例），有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有幫助。

Callable和Future出現的原因

建立執行緒的2種方式，一種是直接繼承Thread，另外一種就是實作Runnable介面。
這2種方式都有一個缺陷就是：執行完任務後無法取得執行結果。
如果需要取得執行結果，就必須透過共享變數或使用執行緒通訊的方式來達到效果，這樣使用起來就比較麻煩。
自從Java 1.5開始，就提供了Callable和Future，透過它們可以在任務執行完畢之後得到任務執行結果。

Callable和Future介紹

Callable介面代表一段可以呼叫並傳回結果的程式碼;Future介面表示非同步任務，是還沒完成的任務給予的未來結果。所以說Callable用來產生結果，Future用來取得結果。
Callable介面使用泛型去定義它的回傳類型。 Executors類別提供了一些有用的方法在執行緒池中執行Callable內的任務。由於Callable任務是並行的（並行就是整體看起來是並行的，其實在某個時間點只有一個執行緒在執行），我們必須等待它回傳的結果。
java.util.concurrent.Future物件為我們解決了這個問題。在執行緒池提交Callable任務後傳回了一個Future對象，使用它可以知道Callable任務的狀態和得到Callable回傳的執行結果。 Future提供了get()方法讓我們可以等待Callable結束並取得它的執行結果。

Callable與Runnable

java.lang.Runnable吧，它是一個接口，在它裡面只宣告了一個run()方法：

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

　由於run()方法傳回值為void類型，所以執行完任務後無法傳回任何結果。

　Callable位於java.util.concurrent套件下，它也是一個接口，在它裡面也只宣告了一個方法，只不過這個方法叫做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;
}

這是一個泛型接口，call()函數傳回的型別就是傳遞進來的V型別。

Callable的使用

一般情況下是配合ExecutorService來使用的，在ExecutorService介面中宣告了若干個submit方法的重載版本。

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

第一個submit方法裡面的參數型別就是Callable。

暫時只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合來使用的，具體的使用方法講在後面講述。

一般情況下我們使用第一個submit方法和第三個submit方法，第二個submit方法很少使用。

Future

Future就是對具體的Runnable或Callable任務的執行結果進行取消、查詢是否完成、取得結果。必要時可以透過get方法取得執行結果，該方法會阻塞直到任務返回結果。

Future類別位於java.util.concurrent套件下，它是一個介面：

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介面中宣告了5個方法，以下依序解釋每個方法的作用

• cancel方法用來取消任務，如果取消任務成功則傳回true，如果取消任務失敗則傳回false。參數mayInterruptIfRunning表示是否允許取消正在執行卻沒有執行完畢的任務，如果設定true，則表示可以取消正在執行過程中的任務。如果任務已經完成，則無論mayInterruptIfRunning為true或false，此方法肯定回傳false，即如果取消已完成的任務會回傳false；如果任務正在執行，若mayInterruptIfRunning設定為true，則傳回true，若mayInterruptIfRunning設定為false ，則回傳false；如果任務還沒有執行，則無論mayInterruptIfRunning為true或false，肯定回傳true。

• isCancelled方法表示任務是否被取消成功，如果在任務正常完成前被取消成功，則傳回 true。

• isDone方法表示任務是否已完成，若任務完成，則傳回true；

• get()方法用來取得執行結果，這個方法會產生阻塞，會一直等到任務執行完畢才回傳；

• get(long timeout, TimeUnit unit)用來取得執行結果，如果在指定時間內，還沒取得到結果，就直接回傳null。

Future提供了三種功能：

1. #判斷任務是否完成；

2. 能夠中斷任務；

3. 能夠取得任務執行結果。

   因為Future只是一個接口，所以是無法直接用來建立物件使用的，因此就有了下面的FutureTask。

   FutureTask

   FutureTask實作了RunnableFuture接口，這個介面的定義如下：

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

可以看到這個介面實作了Runnable和Future接口，介面中的具體實作由FutureTask來實作。這個類別的兩個建構方法如下 ：

public FutureTask(Callable<V> callable) {  
        if (callable == null)  
            throw new NullPointerException();  
        sync = new Sync(callable);  
    }  
    public FutureTask(Runnable runnable, V result) {  
        sync = new Sync(Executors.callable(runnable, result));  
    }

如上提供了两个构造函数，一个以Callable为参数，另外一个以Runnable为参数。这些类之间的关联对于任务建模的办法非常灵活，允许你基于FutureTask的Runnable特性（因为它实现了Runnable接口），把任务写成Callable，然后封装进一个由执行者调度并在必要时可以取消的FutureTask。

FutureTask可以由执行者调度，这一点很关键。它对外提供的方法基本上就是Future和Runnable接口的组合：get()、cancel、isDone()、isCancelled()和run()，而run()方法通常都是由执行者调用，我们基本上不需要直接调用它。

FutureTask的例子

public class MyCallable implements Callable<String> {  
    private long waitTime;   
    public MyCallable(int timeInMillis){   
        this.waitTime=timeInMillis;  
    }  
    @Override  
    public String call() throws Exception {  
        Thread.sleep(waitTime);  
        //return the thread name executing this callable task  
        return Thread.currentThread().getName();  
    }  

}

public class FutureTaskExample {  
     public static void main(String[] args) {  
        MyCallable callable1 = new MyCallable(1000);                       // 要执行的任务  
        MyCallable callable2 = new MyCallable(2000);  

        FutureTask<String> futureTask1 = new FutureTask<String>(callable1);// 将Callable写的任务封装到一个由执行者调度的FutureTask对象  
        FutureTask<String> futureTask2 = new FutureTask<String>(callable2);  

        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);        // 创建线程池并返回ExecutorService实例  
        executor.execute(futureTask1);  // 执行任务  
        executor.execute(futureTask2);    

        while (true) {  
            try {  
                if(futureTask1.isDone() && futureTask2.isDone()){//  两个任务都完成  
                    System.out.println("Done");  
                    executor.shutdown();                          // 关闭线程池和服务   
                    return;  
                }  

                if(!futureTask1.isDone()){ // 任务1没有完成，会等待，直到任务完成  
                    System.out.println("FutureTask1 output="+futureTask1.get());  
                }  

                System.out.println("Waiting for FutureTask2 to complete");  
                String s = futureTask2.get(200L, TimeUnit.MILLISECONDS);  
                if(s !=null){  
                    System.out.println("FutureTask2 output="+s);  
                }  
            } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }catch(TimeoutException e){  
                //do nothing  
            }  
        }  
    }  
}

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