【Java并发】可携带结果的任务：Callable和Future

任务

      Executor框架使用Runnable作为任务的基本抽象。Runnable确实有限的抽象，虽然能够产生一些边界效应，如记录日志文件或者将结果写入一个共享数据结构里，但是不能返回一个值或者抛出检测异常。

     很多任务会引起严重的计算延迟——执行DB查询，从网络上获取资源，复杂计算等。对于这些任务，Callable是更佳的抽象。

     Runnable和Callable描述的是抽象的计算型任务，这些任务通常是有限的：有一个明确的开始点，而且最终会结束。一个Executor执行的任务的生命周期可有四个阶段：

created --> submitted --> started --> completed.

 

Callable

 

包：java.util.concurrent
类：public interface Callable<V>
方法：V call() throws Exception

 

      Callable Task是有lifecycle的，分别为created/submitted/started/completed（创建/提交/启动/完成）。

      对于处在submitted与started间的task可以通过Future来cancel该task，对于已经started但是还没有completed的task，只能期望task能够响应interruption从而终止（Future依然调用cancel）。对于已经completed的task是无法被cancel的，此时如果调用cancel则会返回false（其实如果调用cancel返回false一般是因为该task已经completed）。

任务封装

       Executors提供了些工具方法用于将其他类型的任务（如Runnable、java.security.PrivilegedAction）封装成一个Callable。

public class Executors extends Object

//返回 Callable 对象，调用它时可运行给定的任务并返回 null。
static Callable<Object> callable(Runnable task) 
//返回 Callable 对象，调用它时可运行给定的任务并返回给定的结果。
static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) 

【扩展】 Callable callable(Runnable task, T result) ——适配器设计模式的应用

适配器模式三角色:Adaptee、Target、Adapter

public static Callable<Object> callable(Runnable task) {
        if (task == null)
            throw new NullPointerException();
        return new RunnableAdapter<Object>(task, null);
}
public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) {
        if (task == null)
            throw new NullPointerException();
        return new RunnableAdapter<T>(task, result);
}
//Adapter类：实现目标接口，持有被适配者adaptee的引用，通过构造将被适配者实例传入
static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {
        final Runnable task;
        final T result;
        RunnableAdapter(Runnable  task, T result) {
            this.task = task;
            this.result = result;
        }
        public T call() {
            task.run();
            return result;
        }
}

 

Future

      描述了asynchronous computation task任务的生命周期，提供了如下功能 1.获取任务的结果 2.取消任务 3.获得任务进行状态（完成还是被取消）。

public interface Future<V>

V get() throws InterruptedException,ExecutionException
V get(long timeout,TimeUnit unit)throws InterruptedException,
             ExecutionException,
             TimeoutException
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)
boolean isCancelled()
boolean isDone() 

get():如果任务已经完成，get会立即返回或者抛出异常；如果任务没有完成，get会阻塞直到它完成。

ExecutionException:

Future继承结构

 创建描述任务的Future

方式1：将Callable或者Runnable提交给executor获得Future实例。

 

ExecutorService executor = ...

Future f = executor.submit(Callable<T> task);
Future f = executor.submit(Runnable task);
Future f = executor.submit(Runnable task, T result);

方式2：使用给定的Callable或者Runnable来实例化FutureTask。

 

FutureTask

已实现的接口：Runnable、Future、RunnableFuture。

构造：可以使用FutureTask来包装Callable或Runnable对象。

 

//FutureTask一旦运行就执行给定的 Callable
FutureTask(Callable<V> callable) 
FutureTask(Runnable runnable, V result) 

要点：

1. 因为FutureTask实现了Runnable接口，可以可将FutureTask交由Executor执行，或者构造一个Thread。

2. FutureTask的计算结果从运行计算的线程传送到需要这个结果的线程（调用get的线程），并保证这种传递建立在结果的安全发布基础上。

 

代码示例：利用FutureTask、Callable、Thread对耗时任务（如查询数据库）做预处理，在需要计算结果之前就启动计算。

（代码见ConcurrentSamples/simulate.futuretask.preload）

private final FutureTask<ProductInfo> future = 
            new FutureTask<ProductInfo>(new Callable<ProductInfo>(){
                public ProductInfo call() throws DataLoadException{
                    ProductInfoLoader loader = new ProductInfoLoader();
                    return loader.load();//加载数据：查询数据库
                }
            });
    private final Thread t = new Thread(future);
    
    public void start(){
        t.start();
    }
    
    public ProductInfo load() throws DataLoadException, InterruptedException{
        try {
            return future.get();
        } catch (ExecutionException e) {
            Throwable cause = e.getCause();
            if(cause instanceof DataLoadException)
                throw (DataLoadException)cause;
            else
                throw launderThrowable(e);
        }
    }