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;
}