并发技术11】Callable与Future的应用

网友投稿 516 2022-05-30

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 future = threadPool.submit(                new Callable() {                                        @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 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 completionService =                 new ExecutorCompletionService(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 () {                                              @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 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:

【并发技术11】Callable与Future的应用

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。

任务调度 计算

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