Java中的执行器框架与 Callable_Future 使用

# 1. Java执行器框架简介

执行器框架是Java提供的一个并发框架，用于简化多线程编程。它提供了一种管理线程的机制，可以让开发者专注于任务的实现，而不用过多地关注线程的细节。

## 1.1 执行器框架的概念和作用

执行器框架提供了一种执行任务的方式，通过它可以实现线程的复用、简化线程的创建和管理、控制线程执行的方式等。它能够帮助开发者更高效地执行并发任务，提高系统的吞吐量，减少对资源的消耗。

## 1.2 Java中的执行器框架的组成部分

在Java中，执行器框架主要由 Executor、ExecutorService 和 ScheduledExecutorService 三个核心接口组成。其中，Executor 负责执行提交的任务，ExecutorService 提供了更丰富的方法和控制任务执行的方式，ScheduledExecutorService 则在 ExecutorService 的基础上添加了定时执行任务的功能。

## 1.3 执行器框架中的线程池使用

线程池是执行器框架的重要组成部分，它可以管理和重复利用线程。通过线程池，可以控制线程的数量，避免频繁创建和销毁线程所带来的开销，提高系统的性能和稳定性。

以上是Java执行器框架简介的内容，接下来将进入第二章节，讲解如何使用 Callable 接口创建可返回结果的任务。

# 2. 使用 `Callable` 接口创建可返回结果的任务

在Java中，除了使用`Runnable`接口来创建任务，我们还可以使用`Callable`接口来创建可返回结果的任务。`Callable`接口是一个泛型接口，它的泛型参数表示任务执行的返回结果类型。相比之下，`Runnable`接口的`run()`方法没有返回值。

#### 2.1 `Callable` 接口与 `Runnable` 接口的区别

`Runnable`接口和`Callable`接口都是用来定义任务的接口，但是它们有几个重要的区别：

- 返回结果：`Runnable`接口的`run()`方法没有返回值，而`Callable`接口的`call()`方法可以返回任务的执行结果。
- 异常处理：`Runnable`接口的`run()`方法不能抛出检查异常，而`Callable`接口的`call()`方法可以抛出检查异常。
- 使用方式：`Runnable`接口的实现类可以直接被`Thread`类的构造方法接收并启动线程，而`Callable`接口的实现类需要先被包装成`FutureTask`，然后再由`Thread`类启动。

#### 2.2 如何使用 `Callable` 接口定义任务

要使用`Callable`接口定义任务，我们需要按照以下步骤进行：

1. 创建一个实现了`Callable`接口的类，并在类中重写`call()`方法。在`call()`方法中编写具体的任务逻辑，并返回执行结果。
2. 创建一个`ExecutorService`对象，使用它来管理线程池。
3. 使用`submit()`方法提交`Callable`任务给线程池，获取到一个`Future`对象，用于获取任务的执行结果。

下面是一个使用`Callable`接口定义任务的示例代码：

import java.util.concurrent.Callable;

public class MyCallableTask implements Callable<Integer> {
    private int number;

    public MyCallableTask(int number) {
        this.number = number;
    }

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= number; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}

在上面的示例代码中，我们创建了一个`MyCallableTask`类实现了`Callable`接口，并重写了`call()`方法。在`call()`方法中，我们计算了从1到指定数字之间所有数字的和，并返回计算结果。

#### 2.3 `Callable` 接口中的 `call()` 方法详解

`Callable`接口中只有一个抽象方法`call()`，该方法没有参数，且可以抛出异常。

V call() throws Exception;

`call()`方法返回一个泛型参数`V`表示任务的执行结果，可以是任意类型。在`call()`方法中，我们编写具体的任务逻辑，并返回任务的执行结果。

需要注意的是，`call()`方法可能抛出`Exception`异常，我们可以在方法上使用`throws`关键字声明可能抛出的异常类型。在使用`ExecutorService`的`submit()`方法提交`Callable`任务时，如果任务抛出了异常，我们可以使用`Future`的`get()`方法来获取异常并进行处理。

以上就是使用`Callable`接口创建可返回结果的任务的方法和注意事项。在下一章节，我们将学习如何使用`Future`接口对异步任务进行处理。

# 3. 理解 Future 接口

在Java中，Future接口是用来表示异步计算的结果，并且可以通过该接口进行取消计算、查询计算是否完成、等待计算完成以及获取计算的结果。下面将详细介绍Future接口的相关内容。

#### 3.1 Future 接口对异步任务的表示

Future接口是Java中表示异步任务的结果的一种方式。通过Future接口，我们可以以异步的方式提交任务并且在将来的某个时刻获取任务的执行结果。这种异步执行的方式可以有效地提高程序的执行效率，特别是在处理大量耗时的任务时显得尤为重要。

#### 3.2 Future 接口的方法与使用场景

Future接口中主要包含了以下方法：

- `cancel(boolean mayInterruptIfRunning)`：尝试取消任务的执行。如果任务已经完成、或已经被取消、或由于某种原因无法取消，则此尝试将失败。当任务尚未开始执行时，如果此方法的调用导致任务被取消，那么任务将永远不会执行。如果任务已经开始执行，那么根据mayInterruptIfRunning参数的值来决定是否要中断执行该任务的线程。
- `isCancelled()`：如果在任务正常完成前将其取消，则返回true。
- `isDone()`：如果任务已完成，则返回true。
- `get()`：等待计算完成，并返回计算的结果。
- `get(long timeout, Tim