Java中的Callable、Future、FutureTask、Runnable的区别与示例

Java中存在Runnable、Callable、Future、FutureTask这几个与线程相关的类或者接口，在Java中也是比较重要的几个概念，我们通过下面的简单示例来了解一下它们的作用于区别。

Runnable

其中Runnable应该是我们最熟悉的接口，它只有一个run()函数，用于将耗时操作写在其中，该函数没有返回值。然后使用某个线程去执行该runnable即可实现多线程，Thread类在调用start()函数后就是执行的是Runnable的run()函数。Runnable的声明如下 :

publicinterfaceRunnable{
/**
*Whenanobjectimplementinginterface<code>Runnable</code>isused
*tocreateathread,startingthethreadcausestheobject's
*<code>run</code>methodtobecalledinthatseparatelyexecuting
*thread.
*<p>
*
*@seejava.lang.Thread#run()
*/
publicabstractvoidrun();
}

Callable

Callable与Runnable的功能大致相似，Callable中有一个call()函数，但是call()函数有返回值，而Runnable的run()函数不能将结果返回给客户程序。Callable的声明如下 :

publicinterfaceCallable<V>{
/**
*Computesaresult,orthrowsanexceptionifunabletodoso.
*
*@returncomputedresult
*@throwsExceptionifunabletocomputearesult
*/
Vcall()throwsException;
}

可以看到，这是一个泛型接口，call()函数返回的类型就是客户程序传递进来的V类型。

Future

Executor就是Runnable和Callable的调度容器，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、设置结果操作。get方法会阻塞，直到任务返回结果(Future简介)。Future声明如下 :

/**
*@seeFutureTask
*@seeExecutor
*@since1.5
*@authorDougLea
*@param<V>TheresulttypereturnedbythisFuture's<tt>get</tt>method
*/
publicinterfaceFuture<V>{

/**
*Attemptstocancelexecutionofthistask.Thisattemptwill
*failifthetaskhasalreadycompleted,hasalreadybeencancelled,
*orcouldnotbecancelledforsomeotherreason.Ifsuccessful,
*andthistaskhasnotstartedwhen<tt>cancel</tt>iscalled,
*thistaskshouldneverrun.Ifthetaskhasalreadystarted,
*thenthe<tt>mayInterruptIfRunning</tt>parameterdetermines
*whetherthethreadexecutingthistaskshouldbeinterruptedin
*anattempttostopthetask.*
*/
booleancancel(booleanmayInterruptIfRunning);

/**
*Returns<tt>true</tt>ifthistaskwascancelledbeforeitcompleted
*normally.
*/
booleanisCancelled();

/**
*Returns<tt>true</tt>ifthistaskcompleted.
*
*/
booleanisDone();

/**
*Waitsifnecessaryforthecomputationtocomplete,andthen
*retrievesitsresult.
*
*@returnthecomputedresult
*/
Vget()throwsInterruptedException,ExecutionException;

/**
*Waitsifnecessaryforatmostthegiventimeforthecomputation
*tocomplete,andthenretrievesitsresult,ifavailable.
*
*@paramtimeoutthemaximumtimetowait
*@paramunitthetimeunitofthetimeoutargument
*@returnthecomputedresult
*/
Vget(longtimeout,TimeUnitunit)
throwsInterruptedException,ExecutionException,TimeoutException;
}

FutureTask

FutureTask则是一个RunnableFuture<V>，而RunnableFuture实现了Runnbale又实现了Futrue<V>这两个接口，

publicclassFutureTask<V>implementsRunnableFuture<V>

RunnableFuture

publicinterfaceRunnableFuture<V>extendsRunnable,Future<V>{
/**
*SetsthisFuturetotheresultofitscomputation
*unlessithasbeencancelled.
*/
voidrun();
}

另外它还可以包装Runnable和Callable<V>， 由构造函数注入依赖。

publicFutureTask(Callable<V>callable){
if(callable==null)
thrownewNullPointerException();
this.callable=callable;
this.state=NEW;//ensurevisibilityofcallable
}

publicFutureTask(Runnablerunnable,Vresult){
this.callable=Executors.callable(runnable,result);
this.state=NEW;//ensurevisibilityofcallable
}

可以看到，Runnable注入会被Executors.callable()函数转换为Callable类型，即FutureTask最终都是执行Callable类型的任务。该适配函数的实现如下 ：

publicstatic<T>Callable<T>callable(Runnabletask,Tresult){
if(task==null)
thrownewNullPointerException();
returnnewRunnableAdapter<T>(task,result);
}

RunnableAdapter适配器

/**
*Acallablethatrunsgiventaskandreturnsgivenresult
*/
staticfinalclassRunnableAdapter<T>implementsCallable<T>{
finalRunnabletask;
finalTresult;
RunnableAdapter(Runnabletask,Tresult){
this.task=task;
this.result=result;
}
publicTcall(){
task.run();
returnresult;
}
}

由于FutureTask实现了Runnable，因此它既可以通过Thread包装来直接执行，也可以提交给ExecuteService来执行。

并且还可以直接通过get()函数获取执行结果，该函数会阻塞，直到结果返回。因此FutureTask既是Future、Runnable，又是包装了Callable( 如果是Runnable最终也会被转换为Callable )， 它是这两者的合体。

简单示例

packagecom.effective.java.concurrent.task;

importjava.util.concurrent.Callable;
importjava.util.concurrent.ExecutionException;
importjava.util.concurrent.ExecutorService;
importjava.util.concurrent.Executors;
importjava.util.concurrent.Future;
importjava.util.concurrent.FutureTask;

/**
*
*@authormrsimple
*
*/
publicclassRunnableFutureTask{

/**
*ExecutorService
*/
staticExecutorServicemExecutor=Executors.newSingleThreadExecutor();

/**
*
*@paramargs
*/
publicstaticvoidmain(String[]args){
runnableDemo();
futureDemo();
}

/**
*runnable,无返回值
*/
staticvoidrunnableDemo(){

newThread(newRunnable(){

@Override
publicvoidrun(){
System.out.println("runnabledemo:"+fibc(20));
}
}).start();
}

/**
*其中Runnable实现的是voidrun()方法，无返回值；Callable实现的是V
*call()方法，并且可以返回执行结果。其中Runnable可以提交给Thread来包装下
*，直接启动一个线程来执行，而Callable则一般都是提交给ExecuteService来执行。
*/
staticvoidfutureDemo(){
try{
/**
*提交runnable则没有返回值,future没有数据
*/
Future<?>result=mExecutor.submit(newRunnable(){

@Override
publicvoidrun(){
fibc(20);
}
});

System.out.println("futureresultfromrunnable:"+result.get());

/**
*提交Callable,有返回值,future中能够获取返回值
*/
Future<Integer>result2=mExecutor.submit(newCallable<Integer>(){
@Override
publicIntegercall()throwsException{
returnfibc(20);
}
});

System.out
.println("futureresultfromcallable:"+result2.get());

/**
*FutureTask则是一个RunnableFuture<V>，即实现了Runnbale又实现了Futrue<V>这两个接口，
*另外它还可以包装Runnable(实际上会转换为Callable)和Callable
*<V>，所以一般来讲是一个符合体了，它可以通过Thread包装来直接执行，也可以提交给ExecuteService来执行
*，并且还可以通过vget()返回执行结果，在线程体没有执行完成的时候，主线程一直阻塞等待，执行完则直接返回结果。
*/
FutureTask<Integer>futureTask=newFutureTask<Integer>(
newCallable<Integer>(){
@Override
publicIntegercall()throwsException{
returnfibc(20);
}
});
//提交futureTask
mExecutor.submit(futureTask);
System.out.println("futureresultfromfutureTask:"
+futureTask.get());

}catch(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}catch(ExecutionExceptione){
e.printStackTrace();
}
}

/**
*效率底下的斐波那契数列,耗时的操作
*
*@paramnum
*@return
*/
staticintfibc(intnum){
if(num==0){
return0;
}
if(num==1){
return1;
}
returnfibc(num-1)+fibc(num-2);
}

}

输出结果

Java中存在Runnable、Callable、Future、FutureTask这几个与线程相关的类或者接口，在Java中也是比较重要的几个概念，我们通过下面的简单示例来了解一下它们的作用于区别。

Runnable

其中Runnable应该是我们最熟悉的接口，它只有一个run()函数，用于将耗时操作写在其中，该函数没有返回值。然后使用某个线程去执行该runnable即可实现多线程，Thread类在调用start()函数后就是执行的是Runnable的run()函数。Runnable的声明如下 :

publicinterfaceRunnable{
/**
*Whenanobjectimplementinginterface<code>Runnable</code>isused
*tocreateathread,startingthethreadcausestheobject's
*<code>run</code>methodtobecalledinthatseparatelyexecuting
*thread.
*<p>
*
*@seejava.lang.Thread#run()
*/
publicabstractvoidrun();
}

Callable

Callable与Runnable的功能大致相似，Callable中有一个call()函数，但是call()函数有返回值，而Runnable的run()函数不能将结果返回给客户程序。Callable的声明如下 :

publicinterfaceCallable<V>{
/**
*Computesaresult,orthrowsanexceptionifunabletodoso.
*
*@returncomputedresult
*@throwsExceptionifunabletocomputearesult
*/
Vcall()throwsException;
}

可以看到，这是一个泛型接口，call()函数返回的类型就是客户程序传递进来的V类型。

Future

Executor就是Runnable和Callable的调度容器，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、设置结果操作。get方法会阻塞，直到任务返回结果(Future简介)。Future声明如下 :

/**
*@seeFutureTask
*@seeExecutor
*@since1.5
*@authorDougLea
*@param<V>TheresulttypereturnedbythisFuture's<tt>get</tt>method
*/
publicinterfaceFuture<V>{

/**
*Attemptstocancelexecutionofthistask.Thisattemptwill
*failifthetaskhasalreadycompleted,hasalreadybeencancelled,
*orcouldnotbecancelledforsomeotherreason.Ifsuccessful,
*andthistaskhasnotstartedwhen<tt>cancel</tt>iscalled,
*thistaskshouldneverrun.Ifthetaskhasalreadystarted,
*thenthe<tt>mayInterruptIfRunning</tt>parameterdetermines
*whetherthethreadexecutingthistaskshouldbeinterruptedin
*anattempttostopthetask.*
*/
booleancancel(booleanmayInterruptIfRunning);

/**
*Returns<tt>true</tt>ifthistaskwascancelledbeforeitcompleted
*normally.
*/
booleanisCancelled();

/**
*Returns<tt>true</tt>ifthistaskcompleted.
*
*/
booleanisDone();

/**
*Waitsifnecessaryforthecomputationtocomplete,andthen
*retrievesitsresult.
*
*@returnthecomputedresult
*/
Vget()throwsInterruptedException,ExecutionException;

/**
*Waitsifnecessaryforatmostthegiventimeforthecomputation
*tocomplete,andthenretrievesitsresult,ifavailable.
*
*@paramtimeoutthemaximumtimetowait
*@paramunitthetimeunitofthetimeoutargument
*@returnthecomputedresult
*/
Vget(longtimeout,TimeUnitunit)
throwsInterruptedException,ExecutionException,TimeoutException;
}

FutureTask

FutureTask则是一个RunnableFuture<V>，而RunnableFuture实现了Runnbale又实现了Futrue<V>这两个接口，

publicclassFutureTask<V>implementsRunnableFuture<V>

RunnableFuture

publicinterfaceRunnableFuture<V>extendsRunnable,Future<V>{
/**
*SetsthisFuturetotheresultofitscomputation
*unlessithasbeencancelled.
*/
voidrun();
}

另外它还可以包装Runnable和Callable<V>， 由构造函数注入依赖。

publicFutureTask(Callable<V>callable){
if(callable==null)
thrownewNullPointerException();
this.callable=callable;
this.state=NEW;//ensurevisibilityofcallable
}

publicFutureTask(Runnablerunnable,Vresult){
this.callable=Executors.callable(runnable,result);
this.state=NEW;//ensurevisibilityofcallable
}

可以看到，Runnable注入会被Executors.callable()函数转换为Callable类型，即FutureTask最终都是执行Callable类型的任务。该适配函数的实现如下 ：

publicstatic<T>Callable<T>callable(Runnabletask,Tresult){
if(task==null)
thrownewNullPointerException();
returnnewRunnableAdapter<T>(task,result);
}

RunnableAdapter适配器

/**
*Acallablethatrunsgiventaskandreturnsgivenresult
*/
staticfinalclassRunnableAdapter<T>implementsCallable<T>{
finalRunnabletask;
finalTresult;
RunnableAdapter(Runnabletask,Tresult){
this.task=task;
this.result=result;
}
publicTcall(){
task.run();
returnresult;
}
}

由于FutureTask实现了Runnable，因此它既可以通过Thread包装来直接执行，也可以提交给ExecuteService来执行。

并且还可以直接通过get()函数获取执行结果，该函数会阻塞，直到结果返回。因此FutureTask既是Future、Runnable，又是包装了Callable( 如果是Runnable最终也会被转换为Callable )， 它是这两者的合体。

简单示例

packagecom.effective.java.concurrent.task;

importjava.util.concurrent.Callable;
importjava.util.concurrent.ExecutionException;
importjava.util.concurrent.ExecutorService;
importjava.util.concurrent.Executors;
importjava.util.concurrent.Future;
importjava.util.concurrent.FutureTask;

/**
*
*@authormrsimple
*
*/
publicclassRunnableFutureTask{

/**
*ExecutorService
*/
staticExecutorServicemExecutor=Executors.newSingleThreadExecutor();

/**
*
*@paramargs
*/
publicstaticvoidmain(String[]args){
runnableDemo();
futureDemo();
}

/**
*runnable,无返回值
*/
staticvoidrunnableDemo(){

newThread(newRunnable(){

@Override
publicvoidrun(){
System.out.println("runnabledemo:"+fibc(20));
}
}).start();
}

/**
*其中Runnable实现的是voidrun()方法，无返回值；Callable实现的是V
*call()方法，并且可以返回执行结果。其中Runnable可以提交给Thread来包装下
*，直接启动一个线程来执行，而Callable则一般都是提交给ExecuteService来执行。
*/
staticvoidfutureDemo(){
try{
/**
*提交runnable则没有返回值,future没有数据
*/
Future<?>result=mExecutor.submit(newRunnable(){

@Override
publicvoidrun(){
fibc(20);
}
});

System.out.println("futureresultfromrunnable:"+result.get());

/**
*提交Callable,有返回值,future中能够获取返回值
*/
Future<Integer>result2=mExecutor.submit(newCallable<Integer>(){
@Override
publicIntegercall()throwsException{
returnfibc(20);
}
});

System.out
.println("futureresultfromcallable:"+result2.get());

/**
*FutureTask则是一个RunnableFuture<V>，即实现了Runnbale又实现了Futrue<V>这两个接口，
*另外它还可以包装Runnable(实际上会转换为Callable)和Callable
*<V>，所以一般来讲是一个符合体了，它可以通过Thread包装来直接执行，也可以提交给ExecuteService来执行
*，并且还可以通过vget()返回执行结果，在线程体没有执行完成的时候，主线程一直阻塞等待，执行完则直接返回结果。
*/
FutureTask<Integer>futureTask=newFutureTask<Integer>(
newCallable<Integer>(){
@Override
publicIntegercall()throwsException{
returnfibc(20);
}
});
//提交futureTask
mExecutor.submit(futureTask);
System.out.println("futureresultfromfutureTask:"
+futureTask.get());

}catch(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}catch(ExecutionExceptione){
e.printStackTrace();
}
}

/**
*效率底下的斐波那契数列,耗时的操作
*
*@paramnum
*@return
*/
staticintfibc(intnum){
if(num==0){
return0;
}
if(num==1){
return1;
}
returnfibc(num-1)+fibc(num-2);
}

}

输出结果