多线程实现之Callable

心已赠人 2022-03-07 07:10 319阅读 0赞

创建线程的两种方式，一种是直接继承Thread，另外一种就是实现Runnable接口。这两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。

一、Runnable接口

先看一下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。

二、Callable接口

Callable接口位于java.util.concurrent包下，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> {`
 *   
 *  `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。Callable接口可以看作是Runnable接口的补充，call方法带有返回值，并且可以抛出异常。

三、FutureTask类

如何获取Callable的返回结果呢？一般是通过FutureTask这个中间媒介来实现的。整体的流程是这样的：  
把Callable实例当作参数，生成一个FutureTask的对象，然后把这个对象当作一个Runnable，作为参数另起线程。

3.1 FutureTask的结构

![lingpaitong.png][]

3.2 FutureTask的启动  
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。下面以Thread包装线程方式启动来说明一下。

*  `import java.util.concurrent.Callable;`
 *  `import java.util.concurrent.FutureTask;`
 *   
 *  `public class Demo {`
 *   
 *  `public static void main(String[] args) throws Exception {`
 *  `Callable<Integer> call = new Callable<Integer>() {`
 *  `public Integer call() throws Exception {`
 *  `System.out.println("计算线程正在计算结果...");`
 *  `Thread.sleep(3000);`
 *  `return 1;`
 *  `}`

*  `};`
 *   
 *  `FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(call);`
 *   
 *  `Thread thread = new Thread(task);`
 *  `thread.start();`
 *   
 *  `System.out.println("main线程干点别的...");`
 *   
 *  `Integer result = task.get();`
 *   
 *  `System.out.println("从计算线程拿到的结果为：" + result);`
 *   
 *  `}`
 *  `}`

四、Future接口

FutureTask继承体系中的核心接口是Future。Future的核心思想是：一个方法，计算过程可能非常耗时，等待方法返回，显然不明智。可以在调用方法的时候，立马返回一个Future，可以通过Future这个数据结构去控制方法f的计算过程。  
这里的控制包括：  
get方法：获取计算结果（如果还没计算完，也是必须等待的）  
cancel方法：还没计算完，可以取消计算过程  
isDone方法：判断是否计算完  
isCancelled方法：判断计算是否被取消

**补充：同样是获取线程的计算结果，Java则显得很繁琐，而C语言的实现则简单的多。看下面的例子**

假设有两个函数：

*  `void * dose_do(void * a) {`
 *  `for (int i = 0; i < 5; i++) {`
 *  `sleep(1);`
 *  `puts("does_do");`
 *  `}`
 *  `return NULL;`
 *  `}`
 *   
 *  `void * dose_not(void * a) {`
 *  `for (int i = 0; i < 5; i++) {`
 *  `sleep(1);`
 *  `puts("does_not");`
 *  `}`
 *  `return NULL;`
 *  `}`

这两个函数都返回了void指针，因为void指针可以指向存储器中任何数据类型的数据，线程函数的返回类必须是void \*。

一、创建线程  
创建线程可以使用多种线程库，在此我们使用最流行的一种：POSIX线程库，也叫pthread。必须包含\#include <pthread.h>头文件。我们使用pthread\_create() 函数创建并运行一个线程，而且每个线程都需要把线程信息保存在一个pthread\_t类型的数据中。

*  `// 线程对象`
 *  `pthread_t t0;`
 *  `pthread_t t1;`
 *   
 *  `if (pthread_create(&t0, NULL, dose_not, NULL) == -1) {`
 *  `error("无法创建线程t0");`
 *  `}`
 *  `if (pthread_create(&t1, NULL, dose_do, NULL) == -1) {`
 *  `error("无法创建线程t1");`
 *  `}`

二、获取线程返回值  
上边的两个函数将会独立的在线程中运行直到结束，但是我们需要知道这两个函数什么时候结束。可以使用pthread\_join()函数等待函数结束，它会接受线程函数的返回值，并保存在一个void \*类型的数据中。那么这个函数是如何得知线程结束的呢？当得到线程函数的返回值的时候，就表明线程函数结束了。这也是为什么线程函数必须要有返回值的原因。

*  `void *result;`
 *  `if (pthread_join(t0, &result) == -1) {`
 *  `error("无法回收线程t0");`
 *  `}`
 *  `if (pthread_join(t1, &result) == -1) {`
 *  `error("无法回收线程t1");`
 *  `}`

我们来看全部代码：

*  `#include <stdio.h>`
 *  `#include <pthread.h>`
 *  `#include <stdlib.h>`
 *  `#include <unistd.h>`
 *  `#include <errno.h>`
 *  `#include <string.h>`
 *   
 *  `// 错误处理函数`
 *  `void error(char *msg) {`
 *  `fprintf(stderr, "Error: %s %s", msg, strerror(errno));`
 *  `exit(1);`
 *  `}`
 *   
 *   
 *  `void * dose_not(void * a) {`
 *  `for (int i = 0; i < 5; i++) {`
 *  `sleep(1);`
 *  `puts("does_not");`
 *  `}`
 *  `return NULL;`
 *  `}`
 *   
 *  `void * dose_do(void * a) {`
 *  `for (int i = 0; i < 5; i++) {`
 *  `sleep(1);`
 *  `puts("does_do");`
 *  `}`
 *  `return NULL;`
 *  `}`
 *   
 *   
 *  `int main(int argc, const char * argv[]) {`
 *   
 *  `// 线程对象`
 *  `pthread_t t0;`
 *  `pthread_t t1;`
 *   
 *  `if (pthread_create(&t0, NULL, dose_not, NULL) == -1) {`
 *  `error("无法创建线程t0");`
 *  `}`
 *  `if (pthread_create(&t1, NULL, dose_do, NULL) == -1) {`
 *  `error("无法创建线程t1");`
 *  `}`
 *   
 *  `void *result;`
 *  `if (pthread_join(t0, &result) == -1) {`
 *  `error("无法回收线程t0");`
 *  `}`
 *  `if (pthread_join(t1, &result) == -1) {`
 *  `error("无法回收线程t1");`
 *  `}`
 *   
 *  `return 0;`
 *  `}`

`转自:`[http://www.threadworld.cn/archives/39.html][http_www.threadworld.cn_archives_39.html]

[lingpaitong.png]: http://www.threadworld.cn/usr/uploads/2018/09/FutureTask.jpg
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