Java開發筆記（九十八）利用Callable啓動線程

前面介紹瞭如何利用Runnable接口構建線程任務，該方式確實方便了線程代碼的複用與共享，然而Runnable不像公共方法那樣有返回值，也就沒法將線程代碼的處理結果傳給外部，形成外部既不知曉該線程是否已經執行完畢，也不瞭解該線程的運算結果是什麼，總之沒法跟蹤分線程的行動蹤影。這裏顯然是不完美的，調用方法都有返回值，爲什麼經過Runnable啓動線程就沒法得到返回值呢？爲此Java又提供了另外一種開啓線程的方式，即利用Callable接口構建任務代碼，實現該接口須要重寫call方法，call方法相似run方法，一樣存放着開發者定義的任務代碼。不一樣的是，run方法沒有返回值，而call方法支持定義輸出參數，從而在設計上保留了分線程在運行結束時返回結果的可能性。
Callable是個泛型接口，它的返回值類型在外部調用時指定，要想建立一個Callable實例，既能經過定義完整的新類來實現，也能經過普通的匿名內部類實現。舉個簡單的應用例子，好比但願開啓分線程生成某個隨機數，並將隨機數返回給主線程，則採起匿名內部類方式書寫的Callable定義代碼以下所示：

		// 定義一個Callable代碼段，返回100之內的隨機整數
		// 第一種方式：採起匿名內部類方式書寫
		Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {
			@Override
			public Integer call() { // 返回值爲Integer類型
				int random = new Random().nextInt(100); // 獲取100之內的隨機整數
				// 如下打印隨機很多天志，包括當前時間、當前線程、隨機數值等信息
				PrintUtils.print(Thread.currentThread().getName(), "任務生成的隨機數="+random);
				return random;
			}
		};

 

因爲Callable又是個函數式接口，所以可以利用Lambda表達式來簡化匿名內部類，因而掐頭去尾後的Lambda表達式代碼示例以下：

		// 第二種方式：採起Lambda表達式書寫
		Callable<Integer> callable = () -> {
			int random = new Random().nextInt(100);
			PrintUtils.print(Thread.currentThread().getName(), "任務生成的隨機數="+random);
			return random;
		};

 

由於獲取隨機數的關鍵代碼僅有一行，因此徹底能夠進一步精簡Lambda表達式的代碼，壓縮冗餘後只有下面短小精悍的一行代碼：

		// 第三種方式：進一步精簡後的Lambda表達式
		Callable<Integer> callable = () -> new Random().nextInt(100);

 

有了Callable實例以後，還須要引入將來任務FutureTask把它包裝一下，由於只有FutureTask才能真正跟蹤任務的執行狀態。如下是FutureTask的主要方法說明：
run：啓動將來任務。
get：獲取將來任務的執行結果。
isDone：判斷將來任務是否執行完畢。
cancel：取消將來任務。
isCancelled：判斷將來任務是否取消。
如今結合Callable與FutureTask，串起來運行一下擁有返回值的將來任務，首先把Callable實例填進FutureTask的構造方法，由此獲得一個將來任務的實例；接着調用將來任務的run方法啓動該任務，最後調用將來任務的get方法獲取任務的執行結果。根據以上步驟編寫的將來任務代碼以下所示：

		// 根據代碼段實例建立一個將來任務
		FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(callable);
		future.run(); // 運行將來任務
		try {
			Integer result = future.get(); // 獲取將來任務的執行結果
			PrintUtils.print(Thread.currentThread().getName(), "主線程的執行結果="+result);
		} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
			// get方法會一直等到將來任務的執行完成，因爲等待期間可能收到中斷信號，所以這裏得捕捉中斷異常
			e.printStackTrace();
		}

 

運行上述的任務調用代碼，觀察到的任務日誌以下：

16:48:53.363 main 任務生成的隨機數=11
16:48:53.422 main 主線程的執行結果=11

 

有沒有發現什麼不對勁的地方？第一行日誌是在Callable實例的call方法中打印的，第二行日誌是在主線程得到返回值後打印的，但是從日誌看，兩行日誌都由main線程也就是主線程輸出的，說明將來任務仍然由主線程執行，而非由分線程執行。
那麼如何才能開啓分線程來執行將來任務呢？固然還得讓Thread類親自出馬了，就像使用分線程執行Runnable任務那樣，一樣要把Callable實例放入Thread的構造方法當中，而後再調用線程實例的start方法方可啓動線程任務。因而添加線程類以後的將來任務代碼變成了下面這樣：

		// 根據代碼段實例建立一個將來任務
		FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(callable);
		// 把將來任務放入新建立的線程中，並啓動分線程處理
		new Thread(future).start();
		try {
			Integer result = future.get(); // 獲取將來任務的執行結果
			PrintUtils.print(Thread.currentThread().getName(), "主線程的執行結果="+result);
		} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
			// get方法會一直等到將來任務的執行完成，因爲等待期間可能收到中斷信號，所以這裏得捕捉中斷異常
			e.printStackTrace();
		}

 

運行上面的將來任務代碼，觀察到如下的程序日誌：

16:49:49.816 Thread-0 任務生成的隨機數=38
16:49:49.820 main 主線程的執行結果=38

 

從日誌中的Thread-0名稱可知，此時的將來任務總算交由分線程執行了。

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