Callable介面和Future介面

Callable介面和Future介面

創建線程的方式

1.繼承Thread類2.實現Runnable介面3.Callable介面4.線程池方式

Callable介面

在繼承Thread類和實現Runnable介面的方式創建線程時，線程執行的run方法中，返回值是void，即無法返回線程的執行結果，為了支持該功能，java提供了Callable介面。

Callable和Runnable介面的區別

• 1.Callable中的call()方法，可以返回值，Runnable介面中的run方法，無返回值(void)。
• 2.call()方法可以拋出異常，run()不能拋異常。
• 3.實現Callable介面，必須重寫call()方法，run是抽象方法，抽象類可以不實現。
• 4.不能用Callable介面的對象，直接替換Runnable介面對象，創建線程。

Future介面

當call()方法完成時，結果必須存儲在主線程已知的對象中，以便主線程可以知道線程返回的結果，可以使用Future對象。將Future視為保存結果的對象-該對象，不一定會將call介面返回值，保存到主線程中，但是會持有call返回值。Future基本上是主線程可以跟蹤以及其他線程的結果的一種方式。要實現此介面，必須重寫5個方法。

public interface Future<V> {//Future源碼
    /**
     * Attempts to cancel execution of this task.  This attempt will
     * fail if the task has already completed, has already been cancelled,
     * or could not be cancelled for some other reason. If successful,
     * and this task has not started when {@code cancel} is called,
     * this task should never run.  If the task has already started,
     * then the {@code mayInterruptIfRunning} parameter determines
     * whether the thread executing this task should be interrupted in
     * an attempt to stop the task.
     *
     * <p>After this method returns, subsequent calls to {@link #isDone} will
     * always return {@code true}.  Subsequent calls to {@link #isCancelled}
     * will always return {@code true} if this method returned {@code true}.
     *
     * @param mayInterruptIfRunning {@code true} if the thread executing this
     * task should be interrupted; otherwise, in-progress tasks are allowed
     * to complete
     * @return {@code false} if the task could not be cancelled,
     * typically because it has already completed normally;
     * {@code true} otherwise
     */
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    //用於停止任務，如果未啟動，將停止任務，已啟動，僅在mayInterrupt為true時才會中斷任務

    /**
     * Returns {@code true} if this task was cancelled before it completed
     * normally.
     *
     * @return {@code true} if this task was cancelled before it completed
     */
    boolean isCancelled();

    /**
     * Returns {@code true} if this task completed.
     *
     * Completion may be due to normal termination, an exception, or
     * cancellation -- in all of these cases, this method will return
     * {@code true}.
     *
     * @return {@code true} if this task completed
     */
    boolean isDone();//判斷任務是否完成，完成true，未完成false

    /**
     * Waits if necessary for the computation to complete, and then
     * retrieves its result.
     *
     * @return the computed result
     * @throws CancellationException if the computation was cancelled
     * @throws ExecutionException if the computation threw an
     * exception
     * @throws InterruptedException if the current thread was interrupted
     * while waiting
     */
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;//任務完成返回結果，未完成，等待完成

    /**
     * Waits if necessary for at most the given time for the computation
     * to complete, and then retrieves its result, if available.
     *
     * @param timeout the maximum time to wait
     * @param unit the time unit of the timeout argument
     * @return the computed result
     * @throws CancellationException if the computation was cancelled
     * @throws ExecutionException if the computation threw an
     * exception
     * @throws InterruptedException if the current thread was interrupted
     * while waiting
     * @throws TimeoutException if the wait timed out
     */
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

Callable和Future是分別做各自的事情，Callable和Runnable類似，因為它封裝了要在另一個線程上允許的任務，而Future用於存儲從另一個線程獲取的結果。實際上，Future和Runnable可以一起使用。創建線程需要Runnable，為了獲取結果，需要Future。

FutureTask

Java庫本身提供了具體的FutureTask類，該類實現了Runnable和Future介面，並方便的將兩種功能組合在一起。並且其構造函數提供了Callable來創建FutureTask對象。然後將該FutureTask對象提供給Thread的構造函數以創建Thread對象。因此，間接的使用Callable創建線程。

關於FutureTask構造函數的理解

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {//實現了RunnableFuture
	//該類的構造函數有兩個
    public FutureTask(Callable<V> callable) {//
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
    }
    //用此方法創建的線程，最後start()調用的其實是Executors.RunnableAdapter類的call(); 
    public FutureTask(Runnable runnable, V result) {//返回的結果，就是構造函數傳入的值
        this.callable = Executors.callable(runnable, result);
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
    }
    //原因如下
    //使用FutureTask對象的方式，創建的Thread，在開啟線程.start後，底層執行的是
   //Thread的方法 start()方法會調用start0()，但是調用這個start0()(操作系統創建線程)的時機，是操作系統決定的，但是這個start0()最後會調用run()方法，此線程的執行內容就在傳入的對象的run()方法中
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
            //執行到這 target就是在創建Thread時，傳遞的Runnable介面的子類對象，FUtureTask方式就是傳入的FutureTask對象
            //會執行FutureTask中的run()方法
        }
    }
    //FutureTask的run()
    public void run() {
        if (state != NEW ||
            !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                         null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            Callable<V> c = callable;//類的屬性
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    result = c.call();
                    //會執行callable的call()，callable是創建TutureTask時，根據傳入的Runnable的對象封裝後的一個對象
                    //this.callable = Executors.callable(runnable, result);
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);
                }
                if (ran)
                    set(result);
            }
        } finally {
            // runner must be non-null until state is settled to
            // prevent concurrent calls to run()
            runner = null;
            // state must be re-read after nulling runner to prevent
            // leaked interrupts
            int s = state;
            if (s >= INTERRUPTING)
                handlePossibleCancellationInterrupt(s);
        }
    }
    //Executors類的callable
    public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) {
        if (task == null)
            throw new NullPointerException();
        return new RunnableAdapter<T>(task, result);
    }
    //最後執行到這裡 Executors類的靜態內部類RunnableAdapter
    static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {
        final Runnable task;
        final T result;
        RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
            this.task = task;
            this.result = result;
        }
        public T call() {
            task.run();
            return result;
        }
    }
}
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {//繼承了Runnable, Future<V>介面
	void run();//
}

使用FutureTask類間接的用Callable介面創建線程

/**
 * @author 長名06
 * @version 1.0
 * 演示Callable創建線程 需要使用到Runnable的實現類FutureTask類
 */
public class CallableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +  "使用Callable介面創建的線程");
            return 100;
        });

        new Thread(futureTask,"線程1").start();
    }
}

核心原理

在主線程中需要執行耗時的操作時，但不想阻塞主線程，可以把這些作業交給Future對象來做。

• 1.主線程需要，可以通過Future對象獲取後臺作業的計算結果或者執行狀態。
• 2.一般FutureTask多用於耗時的計算，主線程可以在完成自己的任務後，再獲取結果。
• 3.只有執行完後，才能獲取結果，否則會阻塞get()方法。
• 4.一旦執行完後，不能重新開始或取消計算。get()只會計算一次

小結

• 1.在主線程需要執行比較耗時的操作時，但又不想阻塞主線程，可以把這些作業交給Future對象在後臺完成，當主線程將來需要時，就可以通過Future對象獲得後臺作業的計算結果或者執行狀態。
• 2.一般FutureTask多用於耗時的計算，主線程可以在完成自己的任務後，再去獲取結果。
• 3.get()方法只能獲取結果，並且只能計算完後獲取，否則會一直阻塞直到任務轉入完成狀態，然後會返回結果或拋出異常。且只計算一次，計算完成不能重新開始或取消計算。
  只是為了記錄自己的學習歷程，且本人水平有限，不對之處，請指正。