Java程序员必须掌握的线程知识.docx
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Java程序员必须掌握的线程知识
Java程序员必须掌握的线程知识
Callable和Future
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,另外一种就是实现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,这样使用起来就比较麻烦。
而自从Java1.5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吧,它是一个接口,在它里面只声明了一个run()方法:
publicinterfaceRunnable{
publicabstractvoidrun();}
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,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():
publicinterfaceCallable{
/**
*Computesaresult,orthrowsanexceptionifunabletodoso.
*
*@returncomputedresult
*@throwsExceptionifunabletocomputearesult
*/
Vcall()throwsException;}
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。
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:
Futuresubmit(Callabletask);Futuresubmit(Runnabletask,Tresult);
Future
>submit(Runnabletask);
第一个submit方法里面的参数类型就是Callable。
暂时只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合来使用的,具体的使用方法讲在后面讲述。
一般情况下我们使用第一个submit方法和第三个submit方法,第二个submit方法很少使用。
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,它是一个接口:
publicinterfaceFuture{
booleancancel(booleanmayInterruptIfRunning);
booleanisCancelled();
booleanisDone();
Vget()throwsInterruptedException,ExecutionException;
Vget(longtimeout,TimeUnitunit)
throwsInterruptedException,ExecutionException,TimeoutException;}
在Future接口中声明了5个方法,下面依次解释每个方法的作用:
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。
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。
isDone方法表示任务是否已经完成,若任务完成,则返回true;
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;
get(longtimeout,TimeUnitunit)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。
也就是说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
FutureTask实现了RunnableFuture接口,这个接口的定义如下:
publicinterfaceRunnableFutureextendsRunnable,Future{
voidrun();}
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:
publicFutureTask(Callablecallable){
if(callable==null)
thrownewNullPointerException();
sync=newSync(callable);
}
publicFutureTask(Runnablerunnable,Vresult){
sync=newSync(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,允许你基于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,我们基本上不需要直接调用它。
一个FutureTask的例子
publicclassMyCallableimplementsCallable{
privatelongwaitTime;
publicMyCallable(inttimeInMillis){
this.waitTime=timeInMillis;
}
@Override
publicStringcall()throwsException{
Thread.sleep(waitTime);
//returnthethreadnameexecutingthiscallabletask
returnThread.currentThread().getName();
}
}
publicclassFutureTaskExample{
publicstaticvoidmain(String[]args){
MyCallablecallable1=newMyCallable(1000);//要执行的任务
MyCallablecallable2=newMyCallable(2000);
FutureTaskfutureTask1=newFutureTask(callable1);//将Callable写的任务封装到一个由执行者调度的FutureTask对象
FutureTaskfutureTask2=newFutureTask(callable2);
ExecutorServiceexecutor=Executors.newFixedThreadPool
(2);//创建线程池并返回ExecutorService实例
executor.execute(futureTask1);//执行任务
executor.execute(futureTask2);
while(true){
try{
if(futureTask1.isDone()&&futureTask2.isDone()){//两个任务都完成
System.out.println("Done");
executor.shutdown();//关闭线程池和服务
return;
}
if(!
futureTask1.isDone()){//任务1没有完成,会等待,直到任务完成
System.out.println("FutureTask1output="+futureTask1.get());
}
System.out.println("WaitingforFutureTask2tocomplete");
Strings=futureTask2.get(200L,TimeUnit.MILLISECONDS);
if(s!
=null){
System.out.println("FutureTask2output="+s);
}
}catch(InterruptedException|ExecutionExceptione){
e.printStackTrace();
}catch(TimeoutExceptione){
//donothing
}
}
}}
运行如上程序后,可以看到一段时间内没有输出,因为get()方法等待任务执行完成然后才输出内容.
输出结果如下:
FutureTask1output=pool-1-thread-1WaitingforFutureTask2tocompleteWaitingforFutureTask2tocompleteWaitingforFutureTask2tocompleteWaitingforFutureTask2tocompleteWaitingforFutureTask2tocompleteFutureTask2output=pool-1-thread-2Done