Java并发成神之路-精通JUC并发工具十八般武艺——获取子线程的执行结果(九)

Future和Callable——治理线程第二大法宝

Runnable的缺陷

• 不能返回有个返回值
• 也不能抛出checked Exception

Callable接口

• 类似Runnable，被其他线程执行的任务
• 实现call方法
• 有返回值

Future类

Callable和Future的关系

• 我们可以用Future.get()类获取Callable接口返回的执行结果，还可以通过Future.isDone()来判断任务是否已经执行完了，以及取消这个任务，限时获取任务的结果等
• 在call()未执行完毕之前，调用get()的线程（假定此时是主线程）会被阻塞，直到call()方法返回了结果后，此时future.get()才会得到该结果，然后主线程才会切换到runnable状态
• 所以Future是一个存储器，它存储了call()这个任务的结果，而这个任务的执行时间是无法提前确定的，因为这完全取决于call()方法执行的情况

Future的主要方法，一共5个

get()方法：获取结果

get方法的行为取决于Callable任务的状态，只有一下这5中情况：

• 任务正常完成：get方法会立刻返回结果
• 任务尚未完成（任务还没有开始或者进行中）：get方法将阻塞并直到任务完成
• 任务执行过程中抛出Exception：get方法会抛出ExecutionException:这里的抛出一次，是call()执行时产生的那个一次，看到这个异常的类型是java.util.concurrent.ExecutionException。不论call()执行时抛出的异常是什么，最后get()方法抛出的异常类型都是ExecutionException.
• 任务去取消：get方法会抛出CancellationException
• 任务超时：get方法有一个重载方法，是传入一个延迟时间，如果时间到了还没有获得结果，get方法就会抛出TimeoutException

get(long timeout,TimeUnit unit): 有超时的获取

• 用get(long timeout,TimeUnit unit)方法时，如果call()在规定时间内完成了任务，那么就会正常获取到返回值，而如果在指定时间内没有计算出结果，那么就会抛出TimeoutException
• 超时不获取，任务需取消

cancel()方法

• 如果这个任务还没有开始执行，那么这种情况最简单，任务会被正常取消，未来也不会被执行，方法返回true
• 如果热舞已经完成，或者已经取消：那么cancel()方法会执行失败，方法返回false
• 如果这个任务已经开始执行了，那么这个取消方法将不会直接取消该任务，而是会根据我们填的参数mayInterruptIfRunning做判断
  • 如果参数传入false，会等待正在运行的任务运行结束
  • 如果传入true，会直接给正在运行的线程一个中断信号，由任务线程获取到后进行相应的处理
    future.cancel(true)适用于：
• 确定当前任务的方法能够处理中断信号
  Future.cancel(false)仅用于避免启动尚未启动的任务，适用于：
• 未能处理interrupt的任务
• 不清楚任务是否支持取消
• 需要等待已经开始的任务执行完成

isDone()方法：判断线程是否执行完毕

• 任务成功执行完毕
• 任务失败，异常了也算是执行完毕
• 任务被取消了，也算是执行完毕

isCancelled()方法：判断是否被取消

• 判断这个任务是不是被取消了

用法1：线程池的submit方法返回Future对象

• 首先，我们要给线程池提交我们的任务，提交时线程池会立刻返回给我们一个空的Future容器，当线程的任务一旦执行完毕，也就是当我们可以获取结果的时候，线程池便会把该结果填入到之前给我们的那个Future中去（而不是创建一个新的Future），我们此时便可以从该Future中获得任务执行的结果

用法2：用FutureTask来创建Future

• 用FutureTask来获取Future和任务的结果
• FutureTask是一种包装器，可以把Callable转化成Future和Runnable，它同时实现二者的接口
• 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
• 把Callable实例当作参数，生成FutureTask的对象，然后把这个对象当作一个Runnable对象，用线程池或另起线程去执行这个Runnable对象，最后通过FutureTask获取刚才执行的结果
• 代码实现如下，直接创建线程，或者使用线程池提交都可以

  public class FutureTaskDemo {
      public static void main(String[] args) {
          Task task = new Task();
          FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(task);
          new Thread(futureTask).start();
          try {
              System.out.println(futureTask.get());
          } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
          } catch (ExecutionException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  
      static class Task implements Callable<Integer> {
  
          @Override
          public Integer call() throws Exception {
              System.out.println("子线程正在计算");
              int sum = 0;
              for (int i = 0; i < 100; i++) {
                  sum += i;
              }
              return sum;
          }
      }
  }

Future的注意点

• 当for循环批量获取Future的结果时，容易发生一部分线程很慢的情况，get方法调用时应使用timeout限制
• Future的生命周期不能后退
  • 生命周期只能前进，不能后退，就和线程池的生命周期一样，一旦完成了任务，它就永远停在了“已完成”的状态，不能重头再来