搞懂Runnable、Callable、Future、FutureTask 及应用

一般创建线程只有两种方式，一种是继承Thread，一种是实现Runnable接口。但是这两种创建方式有一个致命的缺点就是没有返回值，没返回值就让人很苦恼了啊。得用共享变量或者其他通信方式才能得到线程处理完的结果，就有点麻烦。

还有一般不提倡使用继承Thread来创建线程方式，因为Java只有单继承，不能继承多个。但是Runnable是接口，所以可以让你的实现类同时实现多个接口。而且之后要上线程池，如果之前你是用Runnable来实现的，那就可以直接传入Runnable给线程池进行管理了！

在Java1.5之后就有了Callable、Future。这二种可以提供线程执行完的结果！

接下来简单介绍下Runnable、Callable 、Future、 FutureTask。

Runnable

Runnable 是一个接口，简单就一个方法，实现run方法，在run方法里面编写你要执行的代码就行了，但是没有任务返回接口，并且无法抛出异常。

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

简单应用

    Runnable runnable =
        new Runnable() {
          @Override
          public void run() {
            System.out.println("2333");
          }
        };
    Thread thread = new Thread(runnable);
    thread.start();

Callable

Callable也是一个接口，很简单就一个call方法，在call方法里面编写你要执行的代码就行了，返回的就是执行的结果了。和Runnable 差别就是它有返回的结果，并且可以抛出异常！一般配合ThreadPoolExecutor使用的。

public interface Callable {
   V call() throws Exception;
}

简单应用,它不能直接配合Thread 使用。

   Callable callable =
        new Callable() {
          @Override
          public String call() throws Exception {
            return "2333";
          }
        };
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
    Future result = executor.submit(callable);
    System.out.println(result.get());

Future

Future也是一个接口，它可以对具体的Runnable或者Callable任务进行取消、判断任务是否已取消、查询任务是否完成、获取任务结果。如果是Runnable的话返回的结果是null(下面会剖析为什么Runnable的任务，Future还能返回结果)。接口里面有以下几个方法。注意两个get方法都会阻塞当前调用get的线程，直到返回结果或者超时才会唤醒当前的线程。

public interface Future {
  boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);  // 取消任务
  boolean isCancelled();  // 判断任务是否已取消  
  boolean isDone(); // 判断任务是否已结束
  V get() throws InterruptedException, ExecutionException;// 获得任务执行结果
  // 获得任务执行结果，支持超时
  V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

简单应用

    Callable callable =
        new Callable() {
          @Override
          public String call() throws Exception {
            return "2333";
          }
        };
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
    Future result = executor.submit(callable);
    result.cancel(true);
    System.out.println(result.isCancelled());

FutureTask

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。 FutureTask不是接口了，是个class。它实现了RunnableFuture接口 public class FutureTask implements RunnableFuture 而RunnableFuture接口又继承了Runnable和Future public interface RunnableFuture extends Runnable, Future 因此它可以作为Runnable被线程执行，又可以有Future的那些操作。它的两个构造器如下

FutureTask(Callable callable);
FutureTask(Runnable runnable, V result);

简单应用

FutureTask futureTask = new FutureTask<>(() -> "2333");
Thread T1 = new Thread(futureTask);
T1.start();
String result = futureTask.get();
System.out.println(result);

线程池应用

一般情况我们在用多线程的时候都会上线程池，而且一般我们使用ThreadPoolExecutor来创建线程池，我的上篇文章已经讲述了ThreadPoolExecutor，这里再补充一下submit用法。

Future submit(Runnable task); // 提交 Runnable 任务
 Future submit(Callable task); // 提交 Callable 任务
 Future submit(Runnable task, T result); // 提交 Runnable 任务及结果引用  

也就是说如果我们需要返回任务的执行结果我们就得调用submit方法而不是execute。 submit也不神秘就是封装了一下我们的任务再execute

    public Future submit(Runnable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture ftask = newTaskFor(task, null);  //转成 RunnableFuture，传的result是null
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

    public  Future submit(Runnable task, T result) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture ftask = newTaskFor(task, result);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

    public  Future submit(Callable task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture ftask = newTaskFor(task);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }

newTaskFor方法是new了一个FutureTask返回。 所以三个方法其实都是把task转成FutureTask，如果task是Callable，就直接赋值。如果是Runnable 就转为Callable再赋值

task是Callable的情况

    protected  RunnableFuture newTaskFor(Callable callable) {
        return new FutureTask(callable);
    }
    public FutureTask(Callable callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;      
    }

task是Runnable 的情况

   // 按顺序看，层层调用
    protected  RunnableFuture newTaskFor(Runnable runnable, T value) {
        return new FutureTask(runnable, value);
    }
    public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
        this.callable = Executors.callable(runnable, result);  //转 runnable 为 callable 
        this.state = NEW; 
    }
   // 以下为Executors中的方法
    public static  Callable callable(Runnable task, T result) {
        if (task == null)
            throw new NullPointerException();
        return new RunnableAdapter(task, result);
    }
    static final class RunnableAdapter implements Callable {  //适配器
        final Runnable task;
        final T result;
        RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
            this.task = task;
            this.result = result;
        }
        public T call() {   
            task.run();
            return result;
        }
    }

看了源码就揭开了神秘面纱了，就是因为Future需要返回结果，所以内部task必须是Callable，如果task是Runnable 我就造个假，偷天换日，在Runnable 外面包个Callable马甲，返回的结果在构造时就写好。

如果是调用Future submit(Runnable task);提交任务，构造的时候就直接是RunnableFuture ftask = newTaskFor(task, null);直接塞了个null。所以调用Future.get时，拿到的就是null。所以这样有什么用呢？就只用能来判断任务已经执行完毕，就类似于Thread.join。

这还有个 Future submit(Runnable task, T result);你可能会奇怪这有啥用啊，你传入一个result，Future.get的时候返回的不还是这个result嘛。是个没错，但是这样用就行了！

class Task implements Runnable{  //定义task,传入p
    Person p;
    Task(Person r){  // 通过构造函数传入 p
      this.p = p;
    }
    void run() {
      r.setSex("男");      // 可以修改p
    }
}

Person p = new Person();
p.setName("小明")；
ExecutorService executor  = Executors.newFixedThreadPool(1);
Future future = executor.submit(new Task(p), p);  
Person person = future.get();
person.getSex();

这样就可以得到修改后的结果了！

总结

综上所述，知道了Runnable 和Callable 的区别，Callable 可以获得任务结果和抛出异常，Runnable 没结果没异常抛出。

Future可以很容易的获得异步执行的结果，并且对任务进行一些操控。并且get等待结果时会阻塞，所以当任务之间有依赖关系的时候，一个任务依赖另一个任务的结果，可以用Future的get来等待依赖的任务完成的结果。

FutureTask 就是具体的实现类，有Runnable 的特性又有Future的特性，内部包的是Callable ，当然也有接受Runnable 的构造器，只是会偷偷把Runnable 转成Callable 来实现能返回结果的方法。