Java多线程系列--“JUC线程池”06之 Callable和Future
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。
1 import java.util.concurrent.Callable;
2 import java.util.concurrent.Future;
3 import java.util.concurrent.Executors;
4 import java.util.concurrent.ExecutorService;
5 import java.util.concurrent.ExecutionException;
6
7 class MyCallable implements Callable {
8
9 @Override
10 public Integer call() throws Exception {
11 int sum = 0;
12 // 执行任务
13 for (int i=0; i<100; i++)
14 sum += i;
15 //return sum;
16 return Integer.valueOf(sum);
17 }
18 }
19
20 public class CallableTest1 {
21
22 public static void main(String[] args)
23 throws ExecutionException, InterruptedException{
24 //创建一个线程池
25 ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
26 //创建有返回值的任务
27 Callable c1 = new MyCallable();
28 //执行任务并获取Future对象
29 Future f1 = pool.submit(c1);
30 // 输出结果
31 System.out.println(f1.get());
32 //关闭线程池
33 pool.shutdown();
34 }
35 }
运行结果：
4950
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);
}
}
说明：run()中会执行Callable对象的call()方法，并且最终将结果保存到result中，并通过set(result)将result保存。
之后调用FutureTask的get()方法，返回的就是通过set(result)保存的值。