CompletionService、Future-白红宇

一.CompletionService接口提供了可以操作异步任务的功能，其唯一实现的API为ExecutorCompletionService。此API只是可以获取异步任务执行的结果，它不是ExecutorService。

其有5个核心方法：

Future<V> poll():同步操作，获取并移除第一已经完成的任务，否则返回null。

Future<V> poll(timeout):同步操作，获取并移除第一个已经完成的任务，阻塞时间为timeout，否则返回null；支持InterruptedException。

Future<V> submit(Callable<V> task):提交任务，并获取任务执行结果的句柄。

Future<V> submit(Runnable,V result):提交任务，并获取任务执行结果的句柄。

Future<V> take():获取并移除第一个执行完成的任务，阻塞，直到有任务返回。支持InterruptedException。

ExecutorCompletionService之说以能够提供此功能，原因就是其内部持有一个BockingQueue（此queue可以通过构造器传入指定）。

同时这还要借助Future/FutureTask的功能。

public ExecutorCompletionService(Executor executor,BlockingQueue<Future<V>> completionQueue):需要指定一个现有的executor和用于存储Future的队列,此后通过submit提交的任务都将有executor来执行,并将"Future句柄"添加到队列中;这个API很像一个"修饰者".

二.Future：提供了可以查看异步执行的结果。此接口提供了多个方便的方法，以便检测和控制任务的操作。

boolean cancel(boolean interruptIfRunning):试图取消任务的执行，如果任务已经完成或者取消，此操作将无效。如果任务尚未启动(start),那么任务将不会被执行，如果任务正在执行，则interruptIfRunning参数决定是否中断任务线程（线程需要相应“中断”）。此方法返回后，isDone将返回true；如果方法取消成功，则isCancelled（）则返回true。

V get():等待并获取执行结果。此方法会阻塞，知道结果返回。此方法会在线程中断时抛出InterruptException，如果任务被取消，将；抛出异常。

V get(timeout):阻塞指定的时间。如果时间超时，仍未能执行完成，则抛出timeoutException。

RunnableFuture接口扩展了Future接口和Runnable，只提供（覆盖）run（）方法，其作用非常简单，就是标示其子类具有可执行run方法，且获取Future结果。

三.FutureTask就是RunnableFuture的子类，具有Future接口的可取消任务的能力，以及获取异步计算结果的能力。FutureTask可以认为是一个runnable和callable任务的桥梁类，其构造函数可以接受这两种任务。

FutureTask(Callable<V> callable)

FutureTask(Runnable runnable, V result):当运行结束后，将返回指定的result。

此外，还有几个特殊的方法：

protected void done():可重写的方法，当任务执行结束后，将会调用此方法执行额外的操作。

protected void set(V v):会被run方法内部调用，用来设置执行结果，此结果可以通过get获取。

runnable类型的任务，会在FutureTask中转化成Callable（参见Executors.callable(runnable,result),原理很简单，创建一个Callable实例，即在调用call时间接的调用run（），

并在执行结束后，返回指定的result）。

四.ExecutorCompletionService:提交给ExecutorCompletionService的任务，会被封装成一个QueueingFuture（一个FutureTask子类），此类的唯一作用就是在done()方法中，增加了将执行的FutureTask加入了内部队列，此时外部调用者，就可以take到相应的执行结束的任务。（take就是从blockingQueue中依次获取）

       Java代码   

public class ExcutorComplementServiceTest {

* @param args

public static void main(String[] args) throws Exception{

Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

CompletionService<Integer> cs = new ExecutorCompletionService<Integer>(executor);

//List<Future<Integer>> result = new ArrayList<Future<Integer>>(10);

for(int i=0; i< 10; i++){

cs.submit(new Callable<Integer>() {

@Override

public Integer call() throws Exception {

Random r = new Random();

int init = 0;

for(int i = 0; i<100; i++){

init += r.nextInt();

Thread.sleep(100);

}

return Integer.valueOf(init);

}

});

}

for(int i=0; i<10; i++){

Future<Integer> future = cs.take();

if(future != null){

System.out.println(future.get());

}

}

}

}

在前面的文章中我们讲述了创建线程的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。

　　今天我们就来讨论一下Callable、Future和FutureTask三个类的使用方法。以下是本文的目录大纲：

　　一.Callable与Runnable

　　二.Future

　　三.FutureTask

　　四.使用示例

　　若有不正之处请多多谅解，并欢迎批评指正。

　　请尊重作者劳动成果，转载请标明原文链接：

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一.Callable与Runnable

　　先说一下java.lang.Runnable吧，它是一个接口，在它里面只声明了一个run()方法：

                                  
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，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()：

                                  
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。

　　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);

　　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。

二.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：

                                  
public
interface
Future<V> { 
    
boolean
cancel(
boolean
mayInterruptIfRunning);
    
boolean
isCancelled();
    
boolean
isDone();
    
V get() 
throws
InterruptedException, ExecutionException;
    
V get(
long
timeout, TimeUnit unit)
        
throws
InterruptedException, 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(long timeout, TimeUnit unit)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。

三.FutureTask

　　我们先来看一下FutureTask的实现：

                                  
public
class
FutureTask<V> 
implements
RunnableFuture<V>
           
         

　　FutureTask类实现了RunnableFuture接口，我们看一下RunnableFuture接口的实现：

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

　　可以看出RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask实现了RunnableFuture接口。所以它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值。

　　FutureTask提供了2个构造器：

                                  
public
FutureTask(Callable<V> callable) { 
}
public
FutureTask(Runnable runnable, V result) { 
}
           
         

　　事实上，FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

四.使用示例

　　1.使用Callable+Future获取执行结果

                                  
public
class
Test { 
    
public
static
void
main(String[] args) { 
        
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        
Task task = 
new
Task();
        
Future<Integer> result = executor.submit(task);
        
executor.shutdown();
        
        
try
{ 
            
Thread.sleep(
1000
);
        
} 
catch
(InterruptedException e1) { 
            
e1.printStackTrace();
        
}
        
        
System.out.println(
"主线程在执行任务"
);
        
        
try
{ 
            
System.out.println(
"task运行结果"
+result.get());
        
} 
catch
(InterruptedException e) { 
            
e.printStackTrace();
        
} 
catch
(ExecutionException e) { 
            
e.printStackTrace();
        
}
        
        
System.out.println(
"所有任务执行完毕"
);
    
}
}
class
Task 
implements
Callable<Integer>{ 
    
@Override
    
public
Integer call() 
throws
Exception { 
        
System.out.println(
"子线程在进行计算"
);
        
Thread.sleep(
3000
);
        
int
sum = 
0
;
        
for
(
int
i=
0
;i<
100
;i++)
            
sum += i;
        
return
sum;
    
}
}
           
         

　　执行结果：

View Code

　　2.使用Callable+FutureTask获取执行结果

                                  
public
class
Test { 
    
public
static
void
main(String[] args) { 
        
//第一种方式
        
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        
Task task = 
new
Task();
        
FutureTask<Integer> futureTask = 
new
FutureTask<Integer>(task);
        
executor.submit(futureTask);
        
executor.shutdown();
        
        
//第二种方式，注意这种方式和第一种方式效果是类似的，只不过一个使用的是ExecutorService，一个使用的是Thread
        
/*Task task = new Task();
        
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
        
Thread thread = new Thread(futureTask);
        
thread.start();*/
        
        
try
{ 
            
Thread.sleep(
1000
);
        
} 
catch
(InterruptedException e1) { 
            
e1.printStackTrace();
        
}
        
        
System.out.println(
"主线程在执行任务"
);
        
        
try
{ 
            
System.out.println(
"task运行结果"
+futureTask.get());
        
} 
catch
(InterruptedException e) { 
            
e.printStackTrace();
        
} 
catch
(ExecutionException e) { 
            
e.printStackTrace();
        
}
        
        
System.out.println(
"所有任务执行完毕"
);
    
}
}
class
Task 
implements
Callable<Integer>{ 
    
@Override
    
public
Integer call() 
throws
Exception { 
        
System.out.println(
"子线程在进行计算"
);
        
Thread.sleep(
3000
);
        
int
sum = 
0
;
        
for
(
int
i=
0
;i<
100
;i++)
            
sum += i;
        
return
sum;
    
}
}
           
         

　　如果为了可取消性而使用 Future 但又不提供可用的结果，则可以声明 Future<?> 形式类型、并返回 null 作为底层任务的结果。

原文链接：[http://wely.iteye.com/blog/2228719]