Callable 、Future、FutureTask

Futuretask是JUC下的一个组件，针对对线程结果的处理
有两种创建多线程的方式：一个是继承Thread类，另一个是实现Runnable接口。但是这样的一个问题是实现Runnable的run()方法后并不能返回任何结果，因为run()是一个void类型。在jdk1.5之后java提供callable和Future，通过它们可以得到线程任务执行的结果

Runnable

java.lang.Runnable 它是一个接口，在它里面只声明了一个run()方法：

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

Callable

java.util.concurrent 它也是一个接口，在它里面也只声明了一个方法，只不过这个方法叫做call()
这是一个泛型接口，该接口声明了一个名称为call()的方法，同时这个方法可以有返回值V，也可以抛出异常。call()方法返回的类型就是传递进来的V类型。

public interface Callable<V> {
    /**
     * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
     *
     * @return computed result
     * @throws Exception if unable to compute a result
     */
    V call() throws Exception;
}

那么怎么使用Callable呢？一般情况下是配合ExecutorService来使用的，在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载版本：

//第一个方法：submit提交一个实现Callable接口的任务，并且返回封装了异步计算结果的Future。
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
//第二个方法：submit提交一个实现Runnable接口的任务，并且指定了在调用Future的get方法时返回的result对象。
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
//第三个方法：submit提交一个实现Runnable接口的任务，并且返回封装了异步计算结果的Future。
Future<?> submit(Runnable task);

因此我们只要创建好我们的线程对象（实现Callable接口或者Runnable接口），然后通过上面3个方法提交给线程池去执行即可。

Future

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。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。
Future<V>接口是用来获取异步计算结果的，说白了就是对具体的Runnable或者Callable对象任务执行的结果进行获取(get())，取消(cancel())，判断是否完成等操作。

public interface Future<V> {
    //cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。
    //参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务
    //如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；
    //如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；
    //如果任务还没有执行，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
    //isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。
    boolean isCancelled();
    //isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；
    boolean isDone();
    //get()方法用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
    //get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

Future提供了三种功能：
1）判断任务是否完成；
2）能够中断任务；
3）能够获取任务执行结果。

因为Future只是一个接口，所以是无法直接用来创建对象使用的，因此就有了下面的FutureTask。

FutureTask

创建一个线程Runnable是必须的，要保存线程的返回结果Future是必须的，因此有了FutureTask，FutureTask同时实现了Runnable和Future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。

我们先来看一下FutureTask的实现：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

FutureTask类实现了RunnableFuture接口，我们看一下RunnableFuture接口的实现：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    void run();
}

分析：
FutureTask除了实现了Future接口外还实现了Runnable接口，因此FutureTask也可以直接提交给Executor执行。 当然也可以调用线程直接执行（FutureTask.run()）。接下来我们根据FutureTask.run()的执行时机来分析其所处的3种状态：
（1）未启动，FutureTask.run()方法还没有被执行之前，FutureTask处于未启动状态，当创建一个FutureTask，而且没有执行FutureTask.run()方法前，这个FutureTask也处于未启动状态。
（2）已启动，FutureTask.run()被执行的过程中，FutureTask处于已启动状态。
（3）已完成，FutureTask.run()方法执行完正常结束，或者被取消或者抛出异常而结束，FutureTask都处于完成状态。

image.png

FutureTask的方法执行示意图

image.png

分析：
（1）当FutureTask处于未启动或已启动状态时，如果此时我们执行FutureTask.get()方法将导致调用线程阻塞；当FutureTask处于已完成状态时，执行FutureTask.get()方法将导致调用线程立即返回结果或者抛出异常。
（2）当FutureTask处于未启动状态时，执行FutureTask.cancel()方法将导致此任务永远不会执行。当FutureTask处于已启动状态时，执行cancel(true)方法将以中断执行此任务线程的方式来试图停止任务，如果任务取消成功，cancel(...)返回true；但如果执行cancel(false)方法将不会对正在执行的任务线程产生影响(让线程正常执行到完成)，此时cancel(...)返回false。当任务已经完成，执行cancel(...)方法将返回false。

代码实例：

使用Callable+Future获取执行结果

public class FutureExample {

    static class MyCallable implements Callable<String> {

        @Override
        public String call() throws Exception {
            log.info("do something in callable");
            Thread.sleep(5000);
            return "Done";
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        Future<String> future = executorService.submit(new MyCallable());
        log.info("do something in main");
        Thread.sleep(1000); //主线程睡一秒 
        String result = future.get(); //如果子线程没有执行完，主线程会一直阻塞在这里
        log.info("result：{}", result);
    }
}

执行结果：
        16:16:53.843 [main] do something in main
        16:16:53.843 [pool-1-thread-1]  do something in callable 
        16:16:58.846 [main] result：Done //与上一个日志打印，阻塞了5秒钟

使用Callable+FutureTask获取执行结果

public class FutureTaskExample {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(new Callable<String>() { //还可以runable 
            @Override
            public String call() throws Exception {
                log.info("do something in callable");
                Thread.sleep(5000);
                return "Done";
            }
        });

        new Thread(futureTask).start();
        log.info("do something in main");
        Thread.sleep(1000);
        String result = futureTask.get();
        log.info("result：{}", result);
    }
}
 执行结果，与上面相同

补充：
实现Runnable接口和实现Callable接口的区别：
1、Runnable是自从java1.1就有了，而Callable是1.5之后才加上去的。
2、Callable规定的方法是call(),Runnable规定的方法是run()。
3、Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值(是void)。
4、call方法可以抛出异常，run方法不可以。
5、运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。
6、需要注意的是，并不能直接使用Callable创建线程，只有Runnable可以。
7、加入线程池运行，Runnable使用ExecutorService的execute方法，Callable使用submit方法。