Callable、Future 和 FutureTask

Callable 和 Future 出现的原因

创建线程的 2 种方式，一种是直接继承 Thread，一种是实现 Runnable 接口
这 2 种方式都有一个缺陷就是：在执行完任务之后无法获取执行结果
如果需要获取执行结果，就必须通过共享变量或者使用线程通信的方式来达到效果

自从 Java 1.5 开始，就提供了 Callable 和 Future，通过它们可以在任务执行完毕之后得到任务执行结果

Callable 和 Future 介绍

Callable 接口代表一段可以调用并返回结果的代码；Future 接口表示异步任务，是还没有完成的任务给出的未来结果。所以说 Callable 用于产生结果，Future 用于获取结果

Callable 接口使用泛型去定义它的返回类型。Executors 类提供了一些有用的方法在线程池中执行 Callable 内的任务。由于 Callable 任务是并行的（并行就是整体看上去是并行的，其实在某个时间点只有一个线程在执行），我们必须等待它返回的结果

java.util.concurrent.Future 对象为我们解决了这个问题。在线程池提交 Callable 任务后返回了一个 Future 对象，使用它可以知道 Callable 任务的状态和得到 Callable 返回的执行结果。Future 提供了 get() 方法让我们可以等待 Callable 结束并获取它的执行结果

Callable 与 Runnable

java.lang.Runnable 接口：

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

由于 run() 方法返回值为 void 类型，所以在执行完任务之后无法返回任何结果

Callable 位于 java.util.concurrent 包下，也是一个接口，里面也只声明了一个方法：

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;
}

可以看到，这是一个泛型接口，call() 函数返回的类型就是传递进来的 V 类型

使用 Callable

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：

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);
<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
Future<?> submit(Runnable task);

第一个 submit 方法里面的参数类型就是 Callable

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 类位于 java.util.concurrent包下：

public interface Future<V> {
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); // 试图取消对此任务的执行
    boolean isCancelled();      // 如果在任务正常完成前将其取消，则返回 true
    boolean isDone();           // 如果任务已完成，则返回 true
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException; // 如有必要，等待计算完成，然后获取其结果
    // 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;
}

因为 Future 只是一个接口，所以无法直接用来创建对象，因此就有了下面的 FutureTask

FutureTask

FutureTask 实现了 RunnableFuture 接口，这个接口的定义如下：

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

可以看到这个接口实现了 Runnable 和 Future 接口，接口中的具体实现由 FutureTask 来实现。这个类的两个构造方法如下 ：

public FutureTask(Callable<V> callable) {  
    if (callable == null)  
        throw new NullPointerException();  
    sync = new Sync(callable);  
}  
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {  
    sync = new Sync(Executors.callable(runnable, result));  
}  

如上提供了两个构造函数，一个以 Callable 为参数，另外一个以 Runnable 为参数。这些类之间的关联对于任务建模的办法非常灵活，允许基于 FutureTask 的 Runnable 特性（因为它实现了 Runnable 接口），把任务写成 Callable，然后封装进一个由执行者调度并在必要时可以取消的 FutureTask

FutureTask 可以由执行者调度，这一点很关键。它对外提供的方法基本上就是 Future 和 Runnable 接口的组合：get()、cancel、isDone()、isCancelled() 和 run()，而 run() 方法通常都是由执行者调用