Runnable、Callable、Future和FutureTask用法

　　Java从发布的第一个版本开始就可以很方便地编写多线程的应用程序，并在设计中引入异步处理。Thread类、Runnable接口和Java内存管理模型使得多线程编程简单直接。但正如之前提到过的，Thread类和Runnable接口都不允许声明检查型异常，也不能定义返回值。没有返回值这点稍微有点麻烦。

不能声明抛出检查型异常则更麻烦一些。public void run()方法契约意味着你必须捕获并处理检查型异常。即使你小心地保存了异常信息（译者注：在捕获异常时）以便稍后检查，但也不能保证这个类（译者注：Runnable对象）的所有使用者都读取异常信息。你也可以修改Runnable实现的getter，让它们都能抛出任务执行中的异常。但这种方法除了繁琐也不是十分安全可靠，你不能强迫使用者调用这些方法，程序员很可能会调用join()方法等待线程结束然后就不管了。

但是现在不用担心了，以上的问题终于在1.5中解决了。Callable接口和Future接口的引入以及他们对线程池的支持优雅地解决了这两个问题。

今天我们就来讨论一下Callable、Future和FutureTask三个类的使用方法。以下是本文的目录大纲：

一.Callable与Runnable

二.Future

三.FutureTask

四.使用示例

一、Callable与Runnable

先说一下java.lang.Runnable吧，它是一个接口，在它里面只声明了一个run()方法：

public interface Runnable {

    public abstract void run();

}

由于run()方法返回值为void类型，所以在执行完任务之后无法返回任何结果。

Callable是类似于Runnable的接口，实现Callable接口的类和实现Runnable的类都是可被其他线程执行的任务。但是Runnable不会返回结果，并且无法抛出返回结果的异常，而Callable功能更强大一些，被线程执行后，可以返回值，这个返回值可以被Future拿到，也就是说，Future可以拿到异步执行任务的返回值。

Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一个接口，在它里面也只声明了一个方法，只不过这个方法叫做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;

}

可以看到，这是一个泛型接口，call()函数返回的类型就是传递进来的V类型。

那么怎么使用Callable呢？一般情况下是配合ExecutorService来使用的，在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载版本：

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

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

Future<?> submit(Runnable task);

第一个submit方法里面的参数类型就是Callable。

暂时只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合来使用的，具体的使用方法讲在后面讲述。

一般情况下我们使用第一个submit方法和第三个submit方法，第二个submit方法很少使用。

总结：Callable和Runnable的区别如下：

Callable定义的方法是call，而Runnable定义的方法是run。
Callable的call方法可以有返回值，而Runnable的run方法不能有返回值。
Callable的call方法可抛出异常，而Runnable的run方法不能抛出异常。

二、Future

Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。

或者说，Future 提供了另一种在操作完成时通知应用程序的方式。这个对象可以看作是一个异步操作的结果的占位符；它将在未来的某个时刻完成，并提供对其结果的访问。

Future类位于java.util.concurrent包下，它是一个接口：

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接口中声明了5个方法，下面依次解释每个方法的作用：

cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；如果任务还没有执行，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。
isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。
isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；
get()方法用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；
get(long timeout, TimeUnit unit)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。

也就是说Future提供了三种功能：

　　1）判断任务是否完成；

　　2）能够中断任务；

　　3）能够获取任务执行结果。

因为Future只是一个接口，所以是无法直接用来创建对象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

三、FutureTask

我们先来看一下FutureTask的实现：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

FutureTask类实现了RunnableFuture接口，我们看一下RunnableFuture接口的实现：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {

    void run();

}

可以看出RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask实现了RunnableFuture接口。所以它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值。

　　FutureTask提供了2个构造器：

public FutureTask(Callable<V> callable) {

}

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {

}

事实上，FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

四、使用示例

1.使用Callable+Future+ExecutorService 获取执行结果，Executor使我们无需显示的去管理线程的生命周期，是JDK 5之后启动任务的首选方式。

public class Test {

    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("主线程在执行任务");

        try {

            System.out.println("task运行结果" + result.get());

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (ExecutionException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        System.out.println("所有任务执行完毕");

    }

}

class Task implements Callable<Integer> {

    @Override

    public Integer call() throws Exception {

        System.out.println("子线程在进行计算");

        Thread.sleep(3000);

        int sum = 0;

        for (int i = 0; i < 100; i++)

            sum += i;

        return sum;

    }

}

结果：

子线程在进行计算

主线程在执行任务

task运行结果4950

所有任务执行完毕

2.使用Callable+FutureTask+Thread获取执行结果

public class Test {

    public static void main(String[] args) {

        // 第一种方式

        /**

        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

        Task task = new Task();

        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);

        executor.submit(futureTask);

        executor.shutdown();

        */

        // 第二种方式，注意这种方式和第一种方式效果是类似的，只不过一个使用的是ExecutorService，一个使用的是Thread

        Task task = new Task();

        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);

        Thread thread = new Thread(futureTask);

        thread.start();

        try {

            Thread.sleep(1000);

        } catch (InterruptedException e1) {

            e1.printStackTrace();

        }

        System.out.println("主线程在执行任务");

        try {

            System.out.println("task运行结果" + futureTask.get());

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        } catch (ExecutionException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        System.out.println("所有任务执行完毕");

    }

}

class Task implements Callable<Integer> {

    @Override

    public Integer call() throws Exception {

        System.out.println("子线程在进行计算");

        Thread.sleep(3000);

        int sum = 0;

        for (int i = 0; i < 100; i++)

            sum += i;

        return sum;

    }

}

结果：

子线程在进行计算

主线程在执行任务

task运行结果4950

所有任务执行完毕

3、执行多个带返回值的任务，并取得多个返回值，代码如下：

public class CallableAndFuture2 {

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();

        CompletionService<Integer> cs = new ExecutorCompletionService<Integer>(threadPool);

        for(int i = 1; i < 5; i++) {

            final int taskID = i;

            cs.submit(new Callable<Integer>() {

                public Integer call() throws Exception {

                    return taskID;

                }

            });

        }

        // 可能做一些事情

        for(int i = 1; i < 5; i++) {

            try {

                System.out.println("主线程获取第"+i+"个子线程的结果：" + cs.take().get());

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            } catch (ExecutionException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

    }

}

结果：

主线程获取第1个子线程的结果：1

主线程获取第2个子线程的结果：2

主线程获取第3个子线程的结果：4

主线程获取第4个子线程的结果：3

其实也可以不使用CompletionService，可以先创建一个装Future类型的集合，用Executor提交的任务返回值添加到集合中，最后遍历集合取出数据，代码略。

转自：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html