Java并发编程：Callable、Future和FutureTask

>创建线程的2种方式，一种是直接继承Thread，另外一种就是实现Runnable接口。这2种方式都有一个缺陷就是：在执行完任务之后无法获取执行结果。

>如果需要获取执行结果，就必须通过共享变量或者使用线程通信的方式来达到效果，这样使用起来就比较麻烦。自从Java 1.5开始，就提供了Callable和Future，通过它们可以在任务执行完毕之后得到任务执行结果。Callable、Future和FutureTask三个类的使用方法。
   >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();
}
> 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;
}
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);
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

> 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。
Future类位于java.util.concurrent包下，它是一个接口：
public interface Future<V> {
    boolean cancel(booleanmayInterruptIfRunning);
    boolean isCancelled();
    boolean isDone();
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
 Future中的方法有：
  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。
  Future提供了三种功能：任务是否完成；能够中断接口；能够获取任务执行结果。


> 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> {
    voidrun();
}
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) {
}

> 使用示例：
1.使用Callable+Future获取执行结果
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        Task task = newTask();
        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;
    }
}

2.使用Callable+FutureTask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 = newTask();
        FutureTask<Integer> futureTask = newFutureTask<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
    publicInteger call() throwsException {
        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;
    }
}
如果为了可取消性而使用 Future 但又不提供可用的结果，则可以声明 Future<?> 形式类型、并返回 null 作为底层任务的结果。

Future 是有其局限性的。Future 主要功能在于获取任务执行结果和对异步任务的控制。但如果要获取批量任务的执行结果，从上面的例子我们已经可以看到，单使用 Future 是很不方便的。其原因在于：一是我们没有好的方法去获取第一个完成的任务；二是 Future.get 是阻塞方法，使用不当会造成线程的浪费。解决第一个问题可以用 CompletionService 解决，CompletionService 提供了一个 take() 阻塞方法，用以依次获取所有已完成的任务。对于第二个问题，可以用 Google Guava 库所提供的 ListeningExecutorService 和 ListenableFuture 来解决。这些都会在后面的介绍。

除了获取批量任务执行结果时不便，Future 另外一个不能做的事便是防止任务的重复提交。要做到这件事就需要 Future 最常见的一个实现类 FutureTask 了。《Java Concurrency in Practice》中的例子“Listing 5.19. Final Implementation of Memoizer”便展示了如何使用 FutureTask 做到这一点。