Java concurrency线程池之Callable和Future_动力节点Java学院整理

Z时代
2024-01-10
分类：IT

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;
}

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;
}

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();
}

(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<100; i++)
  sum += i;
 //return sum; 
 return Integer.valueOf(sum);
 } 
}
public class CallableTest1 {
 public static void main(String[] args) 
 throws ExecutionException, InterruptedException{
 //创建一个线程池
 ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
 //创建有返回值的任务
 Callable c1 = new MyCallable();
 //执行任务并获取Future对象 
 Future f1 = pool.submit(c1);
 // 输出结果
 System.out.println(f1.get()); 
 //关闭线程池 
 pool.shutdown(); 
 }
}

运行结果：

4950

结果说明：

　　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。

1. submit()

submit()在java/util/concurrent/AbstractExecutorService.java中实现，它的源码如下：


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;
}

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);
}

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
}

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);
 }
}