【并发技术11】Callable与Future的应用

Callable 接口类似于 Runnable，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返回结果，并且无法抛出经过检查的异常。而 Callable 可以返回一个结果，这个返回值可以被 Future 拿到，也就是说，Future 可以拿到异步执行任务的返回值，下面来看一个简单的例子：

public class CallableAndFuture {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();// 创建一个线程即可
        Future<String> future = threadPool.submit(
                new Callable<String>() {                    
                    @Override
                    public String call() throws Exception {
                        Thread.sleep(2000);
                        return "hello";
                    }
                }   
            );
        System.out.println("等待结果：");
        try {
            System.out.println("拿到结果：" + future.get());
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } 
}

使用并发库创建一个线程，前面博文已经提到过，如果调用 execute 方法，要传进去一个 Runnable，现在我调用 submit 方法，就可以传进去一个 Callable 了，然后重写 call 方法，即可返回一个我们需要的数据，然后我们用 Future 来接收返回的数据，通过 future.get() 方法就可以取到。

那么问题来了，这样做不是更加麻烦？我还不如直接去调用一个方法，然后返回一个值，我立马就拿到了啊，干嘛搞得这么麻烦！说的是有道理的，但是 Callable 和 Future 这个组合的用处不在于此。假设有一个很耗时的返回值需要计算，并且这个返回值不是立刻需要的话，那么就可以使用这个组合，用另一个线程去计算返回值，而当前线程在使用这个返回值之前可以做其它的操作，等到需要这个返回值时，再通过 Future 得到，这样设计岂不是很好？

官方对 Future 有如下介绍：

Future 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，并获取计算的结果。计算完成后只能使用 get 方法来获取结果，如有必要，计算完成前可以阻塞此方法。取消则由 cancel 方法来执行。还提供了其他方法，以确定任务是正常完成还是被取消了。一旦计算完成，就不能再取消计算。

查看 JDK 文档，有个 cancel 方法是用来取消任务的，也就是说我们可以人为取消，这就比较灵活了，就像上面所说的，计算量比较大的时候，如果在不同情况下，是否需要去计算是不确定的，如果 xxx，就让它算出结果，如果 xxx，就不用计算了，那我们可以很灵活的使用这个 Future，另外，在取消前，也可以先判断是否已经执行完了。都有相关方法的。

上面是单个线程执行的情况，现在如果有多个线程都在执行，且有多个返回值，该怎么做呢？这种情况下，我们就要使用 CompletionService<T> 接口了，看一下具体的代码：

public class CallableAndFuture {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();//定义一个缓存线程池
        CompletionService<Integer> completionService = 
                new ExecutorCompletionService<Integer>(threadPool); //将线程池扔进去
        for(int i = 1; i <= 5; i ++) {
            final int seq = i;
            completionService.submit( //用里面装的线程去执行这些任务，每个线程都会返回一个数据
                    new Callable<Integer> () {                      
                        @Override
                        public Integer call() throws Exception {
                            Thread.sleep(new Random().nextInt(5000));
                            return seq;
                        }
                    }
                );
        }
        for(int i = 0; i < 5; i ++) { //执行完了后，再取出来
            try {
                System.out.print(completionService.take().get() + " ");
            } catch (Exception e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            } 
        }
    }   
}

这种方式和上面的方式有个区别是，上面单个线程的时候，使用 ExecutorService 对象去执行 submit，多个线程的时候就把线程池扔到 CompletionService<T> 中去，然后执行 submit，最后我们在调用 take() 和 get() 方法取出结果即可。使用起来比较方便，下面来看一下 JDK 文档对其的介绍：

将生产新的异步任务与使用已完成任务的结果分离开来的服务。生产者 submit 执行的任务。使用者 take 已完成的任务，并按照完成这些任务的顺序处理它们的结果。
通常，CompletionService 依赖于一个单独的 Executor 来实际执行任务，在这种情况下，CompletionService 只管理一个内部完成队列。

官方介绍跟上面写的程序是一致的，首先 take 获取已完成的任务，然后 get 将每个任务拿到。并且按照完成这些任务的顺序处理它们，也就是说，刚刚在执行的时候，哪个线程先执行的，就会先拿到该线程执行的结果。

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