Java里的callable的实现原理-CFANZ编程社区

在Java并发编程中，Runnable、Callable、Future、RunnableFuture 和 FutureTask 这些接口和类都是为了支持异步任务执行和结果获取而设计的。下面分别说明它们的设计原理并提供使用范例。

Runnable Interface

Runnable 是 Java 中最基本的线程任务接口，它只包含一个 run() 方法，用于定义线程需要执行的任务。

public interface Runnable {
    void run();
}

// 使用示例
class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Running a task in a thread...");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(new MyRunnable());
        t.start();
    }
}

Callable Interface

Callable 接口扩展了 Runnable 的功能，它提供了有返回值的任务，并且可以抛出异常。通过实现 call() 方法，我们可以创建一个能返回结果的任务。

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class MyCallable implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int result = someComputation(); // 假设这是个计算方法
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        MyCallable callable = new MyCallable();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
        Thread t = new Thread(futureTask);
        t.start();

        // 获取线程执行完成后的结果
        Integer computedResult = futureTask.get();
        System.out.println("Computed result: " + computedResult);
    }
}

Future Interface

Future 接口代表了一个异步计算的结果，提供了检查计算是否完成、阻塞等待计算结果以及获取计算结果的方法。

import java.util.concurrent.Future;

// 通常不直接实现 Future 接口，而是由其他类如 FutureTask 实现
public class FutureExample {
    public void executeTaskWithFuture() throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<Integer> future = executor.submit(new MyCallable());

        // 可以做其他事情，然后...
        // 当需要结果时，调用 get() 方法会阻塞直到结果准备好
        Integer result = future.get();
        System.out.println("Result from Future: " + result);

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

RunnableFuture Interface

RunnableFuture 同时继承了 Runnable 和 Future 接口，这意味着它是一个可运行的任务，同时也能作为 Future 来获取结果。

import java.util.concurrent.RunnableFuture;

// 不直接实现 RunnableFuture，而是使用 FutureTask 等已实现它的类
class MyRunnableFuture extends FutureTask<Integer> {
    public MyRunnableFuture(Callable<Integer> callable) {
        super(callable);
    }
    
    public void customMethod() {
        // 可以添加额外的自定义方法
    }
}

FutureTask Class

FutureTask 类实现了 RunnableFuture 接口，因此它可以被提交给 Executor 执行，同时又可以作为 Future 来查询结果或取消任务。

import java.util.concurrent.FutureTask;

public class FutureTaskExample {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 创建一个 FutureTask，传入 Callable 对象
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyCallable());

        // 创建一个线程来执行这个任务
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();

        // 或者将 FutureTask 提交到 ExecutorService
        // ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
        // executor.execute(futureTask);

        // 获取结果
        Integer result = futureTask.get();
        System.out.println("Result from FutureTask: " + result);
    }
}

总结来说，当需要在线程中执行带有返回值的任务时，通常会选择 Callable 接口配合 FutureTask 类或者直接将 Callable 任务提交给 ExecutorService。FutureTask 能够方便地将 Runnable 或 Callable 的任务与 Future 结果机制相结合，使得主线程能够获取到异步计算的结果。