Future初探

1、Runable和Callable

Java里面实现多线程的三种方式：一、是继承Thread类；二、实现Runable接口；三、实现Callable接口。

第一种方式继承Thread，然后重写run()；

第二种方式实现Runable接口，然后实现run()；

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

第三种方法是实现Callable接口，然后实现call()。

public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

 

上图可以看出，Runable和Callable的最直观的区别就是Runable没有返回值，而Callable是有返回值的。利用返回值我们可以干很多事情。

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：

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

1、第一个方法submit提交了一个实现Callable接口的任务，返回封装了异步计算结果的Future。

2、第二个方法submit提交了一个实现Runable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。

3、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。

我们只需要创建好实现Runable接口或Callable接口的线程对象，然后提交到线程池执行就可以了。

2、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有五个方法可供使用，如下所示：

boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
V get();
V get(long timeout, TimeUnit unit);

1、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

2、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。

3、任务是否已经完成，若任务完成，则返回true。

4、用于获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回。

5、用来获取执行结果，如果在指定时间内还没有获取到结果，则抛出TimeoutException异常。

总的来说，Future提供了三种功能：

• 判断任务是否完成；
• 取消正在任务；
• 获取任务执行结果；

3、Future使用例子

1、使用场景：需要并行的执行一些任务，且这些任务全部执行完成后，才能进行后续操作。

public class TestFuture {

    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<Future<String>> futureList = new ArrayList<>();
        for (int i = 1; i < 10; i++) {
            int finalI = i;
            Future<String> future = executorService.submit(() -> {
                String threadName = Thread.currentThread().getName();
                Thread.sleep(1000 * (10 - finalI));
                return threadName;
            });
            futureList.add(future);
        }
        executorService.shutdown();
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < futureList.size(); i++) {
            String name = futureList.get(i).get();
            list.add(name);
            System.out.println(name);
        }
        System.out.println(JsonUtil.toJson(list));
    }
}

• 创建一个线程池
• 创建一个List存储返回的Future结果
• 使用第一节说的submit提交异步任务，每个任务执行时间不相同
• 将返回的Future结果放入List
• 循环遍历返回结果，直到所有任务执行完成

注意：

1、这里是按任务的添加顺序获取结果，即按任务添加顺序向下执行，与每个任务的执行时间无关，哪怕后面的任务先执行完成也是后面才会获取结果。

2、如果线程池的最大线程数量小于任务数量，则会分批进行任务处理。

执行结果：

2、使用场景：需要并行的执行一些任务，哪个任务先执行完成则先进行处理。

方法一：轮询futureList获取结果，下面给出例子：

public class TestFuture {

    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

    public static void main(String[] args) {
        List<Future<String>> futureList = new ArrayList<>();
        for (int i = 1; i < 10; i++) {
            int finalI = i;
            Future<String> future = executorService.submit(() -> {
                String threadName = Thread.currentThread().getName();
                Thread.sleep(1000 * (10-finalI));
                return threadName;
            });
            futureList.add(future);
        }
        executorService.shutdown();
        while (futureList.size() != 0) {
            for (int i = 0; i < futureList.size(); i++) {
                String name = null;
                try {
                   name = futureList.get(i).get(0, TimeUnit.SECONDS);
                } catch (Exception e) {

                }
                if (name != null) {
                    System.out.println(name);
                    futureList.remove(i);
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

• 轮询futureList获取每个任务执行情况
• 设置超时时间为0，反复去get结果
• 上面说过超过设置的时间未获取到结果则会抛出TimeoutException，所以针对每个get方法需要捕获异常，保证能继续轮询下去。
• 获取到结果后，则从futureList中移除掉，当所有的任务执行完成后，则结束轮询。

总结：此种方式可以按任务执行完成的顺序进行后续操作，同理也可以获取最先执行完成的任务。

先加入的任务时间是最长的，所以执行结果：

方法二：CompletionService实现

CompletionService：将产生异步任务和消费已完成任务进行解耦，生产者和消费者不用关心任务的完成顺序，由CompletionService来保证，消费者一定是按照任务完成的先后顺序来获取执行结果。

CompletionService提供了五个方法：

Future<V> submit(Callable<V> task);
Future<V> submit(Runnable task, V result);
Future<V> take() throws InterruptedException;
Future<V> poll();
Future<V> poll(long timeout, TimeUnit unit);

1、第一个方法submit提交了一个实现Callable接口的任务，返回封装了异步计算结果的Future。

2、第二个方法submit提交了一个实现Runable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。

3、take()获取任务阻塞，直到可以拿到任务为止。

4、poll()获取任务不阻塞，如果没有获取到任务直接返回null。

5、pool(long timeout, TimeUnit unit)带超时时间等待的获取任务方法。

下面是采用CompletionService实现的例子：

public class TestFuture {

    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CompletionService completionService = new ExecutorCompletionService(executorService);
        for (int i = 1; i < 10; i++) {
            int finalI = i;
            completionService.submit(() -> {
                String threadName = Thread.currentThread().getName();
                Thread.sleep(1000 * (10 - finalI));
                return threadName;
            });
        }
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 12; i++) {
            Future o = completionService.poll(14, TimeUnit.SECONDS);
            if (ObjectUtils.isEmpty(o)) {
                break;
            }
            String name = (String) o.get();
            System.out.println(name);
            list.add(name);
        }
        System.out.println(JsonUtil.toJson(list));
    }
}

注意：1、当循环的次数大于提交的任务个数，如果采用take()的方式来获取结果，由于take()是阻塞的，此时会一直停滞等待获取结果。例子中使用的是poll(long timeout, TimeUnit unit),设置超时时间，如果超过设定时间则返回null

，此时可以跳出循环。所以推荐使用poll(long timeout, TimeUnit unit)，防止主线程阻塞。

2、循环的次数等于提交任务个数，则会返回返回所有任务的结果。

3、循环的次数小于提交任务的个数，则会返回最先完成的部分任务。

运行结果如下：