Runnable、Callable、Future和FutureTask之一：获取线程的返回值
《Runnable、Callable、Future和FutureTask之一：获取线程的返回值》
《CompletionService之一：获得线程（线程池的）处理结果》
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：
4.1.使用Callable+Future+ExecutorService 获取执行结果
4.2.使用Callable+FutureTask+Thread获取执行结果
4.3. 使用CompletionService+callable执行多个带返回值的任务，并取得多个返回值
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(); }
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。
- 运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。
二、Future
Executor就是Runnable和Callable的调度容器，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、设置结果操作。
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
4.1.使用Callable+Future+ExecutorService 获取执行结果
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
4.3. 使用CompletionService+callable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。
更多CompletionService的介绍见《CompletionService之一：获得线程（线程池的）处理结果》
转自：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html
