Java多线程系列--“JUC线程池”06之 Callable和Future
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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。
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。(Mynote:线程池就是用来执行任务的。可以通过启动线程池中的线程来并发执行任务)
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
它的实现原理还是基于AQS的。
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。