Java多线程21：多线程下的其他组件之CyclicBarrier、Callable、Future和FutureTask
CyclicBarrier
接着讲多线程下的其他组件，第一个要讲的就是CyclicBarrier。 CyclicBarrier从字面理解是指循环屏障，它可以协同多个线程，让多个线程在这个屏障前等待，直到所有线程都达到了这个屏障时，再一起继续执行 后面的动作。看一下CyclicBarrier的使用实例：
public static class CyclicBarrierThread extends Thread
{
private CyclicBarrier cb;
private int sleepSecond;
public CyclicBarrierThread(CyclicBarrier cb, int sleepSecond)
{
this.cb = cb;
this.sleepSecond = sleepSecond;
}
public void run()
{
try
{
System.out.println(this.getName() + "运行了");
Thread.sleep(sleepSecond * 1000);
System.out.println(this.getName() + "准备等待了, 时间为" + System.currentTimeMillis());
cb.await();
System.out.println(this.getName() + "结束等待了, 时间为" + System.currentTimeMillis());
}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args)
{
Runnable runnable = new Runnable()
{
public void run()
{
System.out.println("CyclicBarrier的所有线程await()结束了，我运行了, 时间为" + System.currentTimeMillis());
}
};
CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3, runnable);
CyclicBarrierThread cbt0 = new CyclicBarrierThread(cb, 3);
CyclicBarrierThread cbt1 = new CyclicBarrierThread(cb, 6);
CyclicBarrierThread cbt2 = new CyclicBarrierThread(cb, 9);
cbt0.start();
cbt1.start();
cbt2.start();
}
看一下运行结果：
Thread-0运行了
Thread-2运行了
Thread-1运行了
Thread-0准备等待了, 时间为1444650316313
Thread-1准备等待了, 时间为1444650319313
Thread-2准备等待了, 时间为1444650322313
CyclicBarrier的所有线程await()结束了，我运行了, 时间为1444650322313
Thread-2结束等待了, 时间为1444650322313
Thread-0结束等待了, 时间为1444650322313
Thread-1结束等待了, 时间为1444650322313
从运行结果看，由于是同一个CyclicBarrier，Thread-0先运行 到了await()的地方，等着；Thread-2接着运行到了await()的地方，还等着；Thread-1最后运行到了await()的地方，所有 的线程都运行到了await()的地方，所以三个线程以及指定的Runnable"同时"运行后面的代码，可以看到，await()之后，四个线程运行的 时间一模一样，都是1444650322313。
从使用来看，可能有人觉得CyclicBarrier和CountDownLatch有点像，都是多个线程等待相互完成之后，再执行后面的代码。实际上，CountDownLatch和CyclicBarrier都是用于多个线程间的协调的，它们二者的几个差别是：
1、CountDownLatch是在多个线程都进行了latch.countDown()后才会触发事件，唤醒await()在latch上的线程，而执行countDown()的线程，执行完countDown()后会继续自己线程的工作；CyclicBarrier是一个栅栏，用于同步所有调用await()方法的线程，并且等所有线程都到了await()方法时，这些线程才一起返回继续各自的工作
2、另外CountDownLatch和CyclicBarrier的一个差别是，CountDownLatch不能循环使用，计数器减为0就减为0了，不能被重置，CyclicBarrier可以循环使用
3、CountDownLatch可以唤起多条线程的任务，CyclicBarrier只能唤起一条线程的任务
注意，因为使用CyclicBarrier的线程都会阻塞在await方法上，所以在线程池中使用CyclicBarrier时要特别小心，如果线程池的线程过少，那么就会发生死锁了
Callable、Future和FutureTask
Callable
Callable和rRunnable差不多，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类而设计的，最主要的差别在于Runnable不会返回线程运算结果，Callable可以（假如线程需要返回运行结果）
Future
Future是一个接口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，并获取计算的结果。Future提供了get()、cancel()、isCancel()、isDone()四种方法，表示Future有三种功能：
1、判断任务是否完成
2、中断任务
3、获取任务执行结果
FutureTask
FutureTask是Future的实现类，它提供了对Future的基本实现。可使用FutureTask包装Callable或Runnable对象，因为FutureTask实现了Runnable，所以也可以将FutureTask提交给Executor。
使用方法
Callable、Future、FutureTask一般都是和线程池配合使用的，因为线程池ThreadPoolExecutor的父类AbstractExecutorService提供了三种submit方法：
1、public Future<?> subit(Runnable task){...}
2、public <T> Future<T> submit<Runnable task, T result>{...}
3、public <T> Future<T> submit<Callable<T> task>{...}
第2个用得不多，第1个和第3个比较有用
Callable+Future使用示例
public static class CallableThread implements Callable<String>
{
public String call() throws Exception
{
System.out.println("进入CallableThread的call()方法, 开始睡觉, 睡觉时间为" + System.currentTimeMillis());
Thread.sleep(10000);
return "123";
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception
{
ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
CallableThread ct = new CallableThread();
Future<String> f = es.submit(ct);
es.shutdown();
Thread.sleep(5000);
System.out.println("主线程等待5秒, 当前时间为" + System.currentTimeMillis());
String str = f.get();
System.out.println("Future已拿到数据, str = " + str + ", 当前时间为" + System.currentTimeMillis());
}
运行结果为：
进入CallableThread的call()方法, 开始睡觉, 睡觉时间为1444654421368
主线程等待5秒, 当前时间为1444654426369
Future已拿到数据, str = 123, 当前时间为1444654431369
看到任意一个利用Callable接口submit上去的任务，只要有一个Future接受它，Future便可以在程序任何地点尝试去获取这条线程返回出去的数据，时间可以比对一下，正好10000ms，即10s
Callable+FutureTask使用示例
有兴趣的可以看下源码，其实使用Callable+Future的方式，es.submit(ct)方法返回的Future，底层实现new出来的是一个FutureTask。那么，我们看一下Callable+FutureTask的方式：
public static class CallableThread implements Callable<String>
{
public String call() throws Exception
{
System.out.println("进入CallableThread的call()方法, 开始睡觉, 睡觉时间为" + System.currentTimeMillis());
Thread.sleep(10000);
return "123";
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception
{
ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
CallableThread ct = new CallableThread();
FutureTask<String> f = new FutureTask<String>(ct);
es.submit(f);
es.shutdown();
Thread.sleep(5000);
System.out.println("主线程等待5秒, 当前时间为" + System.currentTimeMillis());
String str = f.get();
System.out.println("Future已拿到数据, str = " + str + ", 当前时间为" + System.currentTimeMillis());
}
看下运行结果：
进入CallableThread的call()方法, 开始睡觉, 睡觉时间为1444655049199
主线程等待5秒, 当前时间为1444655054200
Future已拿到数据, str = 123, 当前时间为1444655059200
和上面的写法运行结果一样，就不解释了
使用Callable、Future和FutureTask的好处
上面演示了两个例子，其实反映的是现实中一种情况，把上面的例子稍微扩展一下就是：
有一个method()方法，方法中执行方法A返回一个数据要10秒钟，A方法后面的代码一共要执行20秒钟，但是这20秒的代码中有10秒的方法并不依赖方法A的执行结果，有10秒钟的代码依赖方法A的执行结果。此时若采用同步的方式，那么势必要先等待10秒钟，等待方法A执行完毕，返回数据，再执行后面20秒的代码。
不得不说这是一种低效率的做法。有了Callable、Future和FutureTask，那么：
1、先把A方法的内容放到Callable实现类的call()方法中
2、method()方法中，Callable实现类传入Executor的submit方法中
3、执行后面方法中10秒不依赖方法A运行结果的代码
4、获取方法A的运行结果，执行后面方法中10秒依赖方法A运行结果的代码
这样代码执行效率一下子就提高了，程序不必卡在A方法处。
当然，也可以不用Callable，采用实现Runnable的方式，run()方法执行完了想个办法给method()方法中的某个变量V赋个值就好了。但是我上一篇文章开头就说了，之所以要用多线程组件，就是因为JDK帮我们很好地实现好了代码细节，让开发者更多可以关注业务层的逻辑。如果使用Runnable的方式，那么我们自己就要考虑很多细节，比如Runnable实现类的run()方法执行完毕给V赋值是否线程安全、10秒后如果A方法没有执行完导致V还没有值怎么办，何况JDK还给用户提供了取消任务、判断任务是否存在等方法。既然JDK已经帮我们考虑并实现这些细节了，在没有有说服力的理由的情况下，我们为什么还要自己写run()方法的实现呢？
