2016年2月18日星期四

Java中的Runnable、Callable、Future、FutureTask的区别与示例(ZT)

Java中存在Runnable、Callable、Future、FutureTask这几个与线程相关的类或者接口，在Java中也是比较重要的几个概念，我们通过下面的简单示例来了解一下它们的作用与区别。

Runnable

其中Runnable应该是我们最熟悉的接口，它只有一个run()函数，用于将耗时操作写在其中，该函数没有返回值。然后使用某个线程去执行该runnable即可实现多线程，Thread类在调用start()函数后就是执行的是Runnable的run()函数。Runnable的声明如下 : 
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  1. public interface Runnable {  
  2.     /** 
  3.      * When an object implementing interface Runnable is used 
  4.      * to create a thread, starting the thread causes the object's 
  5.      * run method to be called in that separately executing 
  6.      * thread. 
  7.      *  
  8.      * 
  9.      * @see     java.lang.Thread#run() 
  10.      */  
  11.     public abstract void run();  
  12. }  

Callable

Callable与Runnable的功能大致相似，Callable中有一个call()函数，但是call()函数有返回值，而Runnable的run()函数不能将结果返回给客户程序。Callable的声明如下 :
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  1. public interface Callable {  
  2.     /** 
  3.      * Computes a result, or throws an exception if unable to do so. 
  4.      * 
  5.      * @return computed result 
  6.      * @throws Exception if unable to compute a result 
  7.      */  
  8.     V call() throws Exception;  
  9. }  
可以看到，这是一个泛型接口，call()函数返回的类型就是客户程序传递进来的V类型。

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。get方法会阻塞，直到任务返回结果(Future简介)。Future声明如下 :
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  1. /** 
  2. * @see FutureTask 
  3.  * @see Executor 
  4.  * @since 1.5 
  5.  * @author Doug Lea 
  6.  * @param  The result type returned by this Future's get method 
  7.  */  
  8. public interface Future {  
  9.   
  10.     /** 
  11.      * Attempts to cancel execution of this task.  This attempt will 
  12.      * fail if the task has already completed, has already been cancelled, 
  13.      * or could not be cancelled for some other reason. If successful, 
  14.      * and this task has not started when cancel is called, 
  15.      * this task should never run.  If the task has already started, 
  16.      * then the mayInterruptIfRunning parameter determines 
  17.      * whether the thread executing this task should be interrupted in 
  18.      * an attempt to stop the task.     * 
  19.      */  
  20.     boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);  
  21.   
  22.     /** 
  23.      * Returns true if this task was cancelled before it completed 
  24.      * normally. 
  25.      */  
  26.     boolean isCancelled();  
  27.   
  28.     /** 
  29.      * Returns true if this task completed. 
  30.      * 
  31.      */  
  32.     boolean isDone();  
  33.   
  34.     /** 
  35.      * Waits if necessary for the computation to complete, and then 
  36.      * retrieves its result. 
  37.      * 
  38.      * @return the computed result 
  39.      */  
  40.     V get() throws InterruptedException, ExecutionException;  
  41.   
  42.     /** 
  43.      * Waits if necessary for at most the given time for the computation 
  44.      * to complete, and then retrieves its result, if available. 
  45.      * 
  46.      * @param timeout the maximum time to wait 
  47.      * @param unit the time unit of the timeout argument 
  48.      * @return the computed result 
  49.      */  
  50.     V get(long timeout, TimeUnit unit)  
  51.         throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;  
  52. }  

FutureTask

FutureTask则是一个RunnableFuture，而RunnableFuture实现了Runnbale又实现了Futrue这两个接口，
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  1. public class FutureTask implements RunnableFuture  
RunnableFuture
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  1. public interface RunnableFuture extends Runnable, Future {  
  2.     /** 
  3.      * Sets this Future to the result of its computation 
  4.      * unless it has been cancelled. 
  5.      */  
  6.     void run();  
  7. }  
另外它还可以包装Runnable和Callable， 由构造函数注入依赖。
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  1. public FutureTask(Callable callable) {  
  2.     if (callable == null)  
  3.         throw new NullPointerException();  
  4.     this.callable = callable;  
  5.     this.state = NEW;       // ensure visibility of callable  
  6. }  
  7.   
  8. public FutureTask(Runnable runnable, V result) {  
  9.     this.callable = Executors.callable(runnable, result);  
  10.     this.state = NEW;       // ensure visibility of callable  
  11. }  
可以看到，Runnable注入会被Executors.callable()函数转换为Callable类型，即FutureTask最终都是执行Callable类型的任务。该适配函数的实现如下 ：
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  1. public static  Callable callable(Runnable task, T result) {  
  2.     if (task == null)  
  3.         throw new NullPointerException();  
  4.     return new RunnableAdapter(task, result);  
  5. }  
RunnableAdapter适配器
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  1. /** 
  2.  * A callable that runs given task and returns given result 
  3.  */  
  4. static final class RunnableAdapter implements Callable {  
  5.     final Runnable task;  
  6.     final T result;  
  7.     RunnableAdapter(Runnable task, T result) {  
  8.         this.task = task;  
  9.         this.result = result;  
  10.     }  
  11.     public T call() {  
  12.         task.run();  
  13.         return result;  
  14.     }  
  15. }  
由于FutureTask实现了Runnable，因此它既可以通过Thread包装来直接执行，也可以提交给ExecuteService来执行。
并且还可以直接通过get()函数获取执行结果，该函数会阻塞，直到结果返回。因此FutureTask既是Future、Runnable，又是包装了Callable( 如果是Runnable最终也会被转换为Callable )， 它是这两者的合体。

简单示例

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  1.  package com.effective.java.concurrent.task;  
  2.   
  3. import java.util.concurrent.Callable;  
  4. import java.util.concurrent.ExecutionException;  
  5. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
  6. import java.util.concurrent.Executors;  
  7. import java.util.concurrent.Future;  
  8. import java.util.concurrent.FutureTask;  
  9.   
  10. /** 
  11.  *  
  12.  * @author mrsimple 
  13.  * 
  14.  */  
  15. public class RunnableFutureTask {  
  16.   
  17.     /** 
  18.      * ExecutorService 
  19.      */  
  20.     static ExecutorService mExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();  
  21.   
  22.     /** 
  23.      *  
  24.      * @param args 
  25.      */  
  26.     public static void main(String[] args) {  
  27.         runnableDemo();  
  28.         futureDemo();  
  29.     }  
  30.   
  31.     /** 
  32.      * runnable, 无返回值 
  33.      */  
  34.     static void runnableDemo() {  
  35.   
  36.         new Thread(new Runnable() {  
  37.   
  38.             @Override  
  39.             public void run() {  
  40.                 System.out.println("runnable demo : " + fibc(20));  
  41.             }  
  42.         }).start();  
  43.     }  
  44.   
  45.     /** 
  46.      * 其中Runnable实现的是void run()方法，无返回值；Callable实现的是 V 
  47.      * call()方法，并且可以返回执行结果。其中Runnable可以提交给Thread来包装下 
  48.      * ，直接启动一个线程来执行，而Callable则一般都是提交给ExecuteService来执行。 
  49.      */  
  50.     static void futureDemo() {  
  51.         try {  
  52.             /** 
  53.              * 提交runnable则没有返回值, future没有数据 
  54.              */  
  55.             Future result = mExecutor.submit(new Runnable() {  
  56.   
  57.                 @Override  
  58.                 public void run() {  
  59.                     fibc(20);  
  60.                 }  
  61.             });  
  62.   
  63.             System.out.println("future result from runnable : " + result.get());  
  64.   
  65.             /** 
  66.              * 提交Callable, 有返回值, future中能够获取返回值 
  67.              */  
  68.             Future result2 = mExecutor.submit(new Callable() {  
  69.                 @Override  
  70.                 public Integer call() throws Exception {  
  71.                     return fibc(20);  
  72.                 }  
  73.             });  
  74.   
  75.             System.out  
  76.                     .println("future result from callable : " + result2.get());  
  77.   
  78.             /** 
  79.              * FutureTask则是一个RunnableFuture，即实现了Runnbale又实现了Futrue这两个接口， 
  80.              * 另外它还可以包装Runnable(实际上会转换为Callable)和Callable 
  81.              * ，所以一般来讲是一个符合体了，它可以通过Thread包装来直接执行，也可以提交给ExecuteService来执行 
  82.              * ，并且还可以通过v get()返回执行结果，在线程体没有执行完成的时候，主线程一直阻塞等待，执行完则直接返回结果。 
  83.              */  
  84.             FutureTask futureTask = new FutureTask(  
  85.                     new Callable() {  
  86.                         @Override  
  87.                         public Integer call() throws Exception {  
  88.                             return fibc(20);  
  89.                         }  
  90.                     });  
  91.             // 提交futureTask  
  92.             mExecutor.submit(futureTask) ;  
  93.             System.out.println("future result from futureTask : "  
  94.                     + futureTask.get());  
  95.   
  96.         } catch (InterruptedException e) {  
  97.             e.printStackTrace();  
  98.         } catch (ExecutionException e) {  
  99.             e.printStackTrace();  
  100.         }  
  101.     }  
  102.   
  103.     /** 
  104.      * 效率底下的斐波那契数列, 耗时的操作 
  105.      *  
  106.      * @param num 
  107.      * @return 
  108.      */  
  109.     static int fibc(int num) {  
  110.         if (num == 0) {  
  111.             return 0;  
  112.         }  
  113.         if (num == 1) {  
  114.             return 1;  
  115.         }  
  116.         return fibc(num - 1) + fibc(num - 2);  
  117.     }  
  118.   
  119. }  

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