Java多线程系列--“JUC线程池”06之 Callable和Future

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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：

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);}
}