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Java-多线程-Callable接口及Futrue接口详解.md

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转自：https://www.cnblogs.com/guanbin-529/p/11784914.html

Callable接口

有两种创建线程的方法：一种是通过创建 Thread 类，另一种是通过使用 Runnable 创建线程。但是，Runnable 缺少的一项功能是，当线程终止时（即run() 完成时），我们无法使线程返回结果。为了支持此功能，Java 中提供了 Callable 接口。

  • 为了实现 Runnable，需要实现不返回任何内容的 run() 方法，而对于 Callable，需要实现在完成时返回结果的 call() 方法。请注意，不能使用 Callable 创建线程，只能使用 Runnable 创建线程。
  • 另一个区别是 call() 方法可以引发异常，而 run() 则不能。
  • 为实现 Callable 而必须重写 call 方法。
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// Java program to illustrate Callable 
// to return a random number 
import java.util.Random; 
import java.util.concurrent.Callable; 
import java.util.concurrent.FutureTask; 
  
class CallableExample implements Callable 
{ 
  
    public Object call() throws Exception 
    { 
        // Create random number generator 
        Random generator = new Random(); 
  
        Integer randomNumber = generator.nextInt(5); 
  
        // To simulate a heavy computation, 
        // we delay the thread for some random time 
        Thread.sleep(randomNumber * 1000); 
  
        return randomNumber; 
    } 
}

Futrue接口

当 call() 方法完成时，结果必须存储在主线程已知的对象中，以便主线程可以知道该线程返回的结果。为此，可以使用 Future 对象。将 Future 视为保存结果的对象–它可能暂时不保存结果，但将来会保存（一旦 Callable 返回）。因此，Future 基本上是主线程可以跟踪进度以及其他线程的结果的一种方式。要实现此接口，必须重写 5 种方法，但是由于下面的示例使用了库中的具体实现，因此这里仅列出了重要的方法。

  • public boolean cancel(boolean mayInterrupt)：用于停止任务。如果尚未启动，它将停止任务。如果已启动，则仅在 mayInterrupt 为 true 时才会中断任务。
  • public Object get() 抛出 InterruptedException，ExecutionException：用于获取任务的结果。如果任务完成，它将立即返回结果，否则将等待任务完成，然后返回结果。
  • public boolean isDone()：如果任务完成，则返回 true，否则返回 false

可以看到 Callable 和 Future 做两件事：Callable 与 Runnable类似，因为它封装了要在另一个线程上运行的任务，而 Future 用于存储从另一个线程获得的结果。实际上，future 也可以与 Runnable 一起使用。

要创建线程，需要 Runnable。为了获得结果，需要 future。

Java 库具有具体的 FutureTask 类型，该类型实现 Runnable 和 Future，并方便地将两种功能组合在一起。
可以通过为其构造函数提供 Callable 来创建 FutureTask。然后，将 FutureTask 对象提供给 Thread 的构造函数以创建 Thread 对象。因此，间接地使用 Callable 创建线程。

使用Callable和Future的完整示例

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package com.example.thread.callable;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author: GuanBin
 * @date: Created in 下午11:19 2019/10/31
 */
public class TestCallable implements Callable<Object> {

    private int taskNum;

    public TestCallable(int taskNum) {
        this.taskNum = taskNum;
    }

    //1，2主要区别是创建线程的方式
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        test1();
        test2();

    }

    /**
     * 使用Executors.newFixedThreadPool创建线程池
     * @throws InterruptedException
     * @throws ExecutionException
     */
    private static void test1() throws InterruptedException, ExecutionException {
        System.out.println("----程序开始运行----");
        Date date1 = new Date();
        int taskSize=5;
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
        List<Future> list = new ArrayList<Future>();
        for (int i = 0; i < taskSize; i++) {
            Callable c = new TestCallable(i);
            // 执行任务并获取Future对象
            Future f = pool.submit(c);
            list.add(f);
        }
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
        // 获取所有并发任务的运行结果
        for (Future f : list) {
            // 从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
            System.out.println(">>>" + f.get().toString()); //OPTION + return 抛异常
        }
        Date date2 = new Date();
        System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【" + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");
    }

    /**
     * 线程直接使用new Thread来创建
     * @throws ExecutionException
     * @throws InterruptedException
     */
    private static void test2() throws ExecutionException, InterruptedException {
        System.out.println("----程序开始运行----");
        Date date1 = new Date();
        int taskSize=5;
        FutureTask[] randomNumberTasks = new FutureTask[5];
        List<Future> list = new ArrayList<Future>();
        for (int i = 0; i < randomNumberTasks.length; i++) {
            Callable c = new TestCallable(i);
            // 执行任务并获取Future对象
            randomNumberTasks[i]=   new FutureTask(c);

            Thread t = new Thread(randomNumberTasks[i]);
            t.start();
        }

        // 获取所有并发任务的运行结果
        for (Future f : randomNumberTasks) {
            // 从Future对象上获取任务的返回值，并输
            System.out.println(">>>" + f.get().toString()); //OPTION + return 抛异常
        }
        Date date2 = new Date();
        System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【" + (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");

    }

    /**
     * call方法的实现，主要用于执行线程的具体实现，并返回结果
     * @return
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        System.out.println(">>>" + taskNum + "任务启动");
        Date dateTmp1 = new Date();
        Thread.sleep(1000);
        Date dateTmp2 = new Date();
        long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();
        System.out.println(">>>" + taskNum + "任务终止");
        return taskNum + "任务返回运行结果,当前任务时间【" + time + "毫秒】";
    }
}

输出

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----程序开始运行----
>>>0任务启动
>>>1任务启动
>>>2任务启动
>>>3任务启动
>>>4任务启动
>>>0任务终止
>>>0任务返回运行结果,当前任务时间【1002毫秒】
>>>1任务终止
>>>2任务终止
>>>4任务终止
>>>1任务返回运行结果,当前任务时间【1005毫秒】
>>>2任务返回运行结果,当前任务时间【1005毫秒】
>>>3任务终止
>>>3任务返回运行结果,当前任务时间【1005毫秒】
>>>4任务返回运行结果,当前任务时间【1005毫秒】
----程序结束运行----，程序运行时间【1007毫秒】

Process finished with exit code 0

使用 Callable 和 FutureTask 的完整示例

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// Java program to illustrate Callable and FutureTask 
// for random number generation 
import java.util.Random; 
import java.util.concurrent.Callable; 
import java.util.concurrent.FutureTask; 
  
class CallableExample implements Callable 
{ 
  
  public Object call() throws Exception 
  { 
    Random generator = new Random(); 
    Integer randomNumber = generator.nextInt(5); 
  
    Thread.sleep(randomNumber * 1000); 
  
    return randomNumber; 
  } 
  
} 
  
public class CallableFutureTest 
{ 
  public static void main(String[] args) throws Exception 
  { 
  
    // FutureTask is a concrete class that 
    // implements both Runnable and Future 
    FutureTask[] randomNumberTasks = new FutureTask[5]; 
  
    for (int i = 0; i < 5; i++) 
    { 
      Callable callable = new CallableExample(); 
  
      // Create the FutureTask with Callable 
      randomNumberTasks[i] = new FutureTask(callable); 
  
      // As it implements Runnable, create Thread 
      // with FutureTask 
      Thread t = new Thread(randomNumberTasks[i]); 
      t.start(); 
    } 
  
    for (int i = 0; i < 5; i++) 
    { 
      // As it implements Future, we can call get() 
      System.out.println(randomNumberTasks[i].get()); 
  
      // This method blocks till the result is obtained 
      // The get method can throw checked exceptions 
      // like when it is interrupted. This is the reason 
      // for adding the throws clause to main 
    } 
  } 
}

启动线程后，与线程的所有交互都使用 FutureTask，因为它实现了 Future 接口。因此，不需要存储 Thread 对象。使用 FutureTask 对象，还可以取消任务，检查任务是否完成或尝试获取结果。

使用Runnable来获取返回结果的实现

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// Java program to illustrate Runnable 
// for random number generation 
import java.util.Random; 
import java.util.concurrent.Callable; 
import java.util.concurrent.FutureTask; 
  
class RunnableExample implements Runnable 
{ 
    // Shared object to store result 
    private Object result = null; 
  
    public void run() 
    { 
        Random generator = new Random(); 
        Integer randomNumber = generator.nextInt(5); 
  
        // As run cannot throw any Exception 
        try
        { 
            Thread.sleep(randomNumber * 1000); 
        } 
        catch (InterruptedException e) 
        { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
  
        // Store the return value in result when done 
        result = randomNumber; 
  
        // Wake up threads blocked on the get() method 
        synchronized(this) 
        { 
            notifyAll(); 
        } 
    } 
  
    public synchronized Object get() 
          throws InterruptedException 
    { 
        while (result == null) 
            wait(); 
  
        return result; 
    } 
} 
  
// Code is almost same as the previous example with a 
// few changes made to use Runnable instead of Callable 
public class RunnableTest 
{ 
    public static void main(String[] args) throws Exception 
    { 
        RunnableExample[] randomNumberTasks = new RunnableExample[5]; 
  
        for (int i = 0; i < 5; i++) 
        { 
            randomNumberTasks[i] = new RunnableExample(); 
            Thread t = new Thread(randomNumberTasks[i]); 
            t.start(); 
        } 
  
        for (int i = 0; i < 5; i++) 
            System.out.println(randomNumberTasks[i].get()); 
    } 
}