Java多线程系列--“JUC线程池”06之 Callable和Future
概要
本章介绍线程池中的Callable和Future。
Callable 和 Future 简介
示例和源码分析(基于JDK1.7.0_40)
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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。
1 import java.util.concurrent.Callable; 2 import java.util.concurrent.Future; 3 import java.util.concurrent.Executors; 4 import java.util.concurrent.ExecutorService; 5 import java.util.concurrent.ExecutionException; 6 7 class MyCallable implements Callable { 8 9 @Override 10 public Integer call() throws Exception { 11 int sum = 0; 12 // 执行任务 13 for (int i=0; i<100; i++) 14 sum += i; 15 //return sum; 16 return Integer.valueOf(sum); 17 } 18 } 19 20 public class CallableTest1 { 21 22 public static void main(String[] args) 23 throws ExecutionException, InterruptedException{ 24 //创建一个线程池 25 ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); 26 //创建有返回值的任务 27 Callable c1 = new MyCallable(); 28 //执行任务并获取Future对象 29 Future f1 = pool.submit(c1); 30 // 输出结果 31 System.out.println(f1.get()); 32 //关闭线程池 33 pool.shutdown(); 34 } 35 }
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); } }
说明：run()中会执行Callable对象的call()方法，并且最终将结果保存到result中，并通过set(result)将result保存。
之后调用FutureTask的get()方法，返回的就是通过set(result)保存的值。