Future和FutureTask实现异步计算

开发Android APP经常会使用AsyncTask框架来异步加载资源或者异步到服务器拉消息，等任务完成后再主动更新结果到UI主线程，AsyncTask框架可以非常方便的获取线程异步执行结果。Java 5之前，Java 并没有提供API用于查询线程是否执行完毕以及如何获取线程执行的结果；Java 5 之后版本提供的并发框架包java.util.concurrent对多线程提供了更多更好的支持，Future接口和FutureTask类是异步执行任务的框架的重要组成部分，为了更清楚的理解，我们还得从Runnable、Callable、ExecutorService等接口说起。

Runnable接口：instance可以使用new Thread(Runnable r)放到一个新线程中跑，没有返回结果；也可以使用ExecutorService.submit(Runnable r)放到线程池中跑，返回结果为null，等于没有返回结果，但可以通过返回的Future对象查询执行状态。

public abstract void run();

Callable接口：instance只能在ExecutorService的线程池中跑，但有返回结果，也可以通过返回的Future对象查询执行状态。表面上可以把Callable接口简单的理解为有返回结果的Runnalbe接口。

V call() throws Exception;

ExecutorService接口：线程池执行调度框架

<T> Future<T> submit(Callable<T> task);

<T> Future<T> submit(Runnable task, T result);

Future<?> submit(Runnable task);

Future接口：用于查询任务执行状态，获取执行结果，或者取消未执行的任务。在ExecutorService框架中，由于使用线程池，所以Runnable与Callable实例都当做任务看待，而不会当做“线程”看待，所以Future才有取消任务执行等接口。接口中的get()方法用于获取任务执行结果，因为任务是异步执行的，所以我们可以在需要使用结果的时候才调用get()方法，调用时如果任务还未执行完就会阻塞直到任务完成；当然我们也可以调用get的另一重载版本get(long timeout, TimeUnit unit)，当阻塞时会等待指定的时间，如果时间到而任务还未完成，那么就会抛出TimeoutException。

    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

    boolean isCancelled();

    boolean isDone();

    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;

    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

FutureTask类：集Runnable、Callable、Future于一身，它首先实现了Runnable与Future接口，然后在构造函数中还要注入Callable对象（或者变形的Callable对象：Runnable + Result），所以FutureTask类既可以使用new Thread(Runnable r)放到一个新线程中跑，也可以使用ExecutorService.submit(Runnable r)放到线程池中跑，而且两种方式都可以获取返回结果，但实质是一样的，即如果要有返回结果那么构造函数一定要注入一个Callable对象，或者注入一个Runnable对象加一个预先给定的结果（个人觉得这作用不大）。

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V>{
...}

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
public FutureTask(Callable<V> callable)
public FutureTask(Runnable runnable, V result)
...
}

示例代码：

package com.stevex.app.forkjoin;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.FutureTask;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class FutureTaskTest {

	public static void main(String[] args) {
		Callable<String> c = new Callable<String>() {
			public String call() {
				try {
					TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(5));
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}

				return "Callable--"+Thread.currentThread().getName();
			}
		};

		//seed a single thread
		FutureTask<String> ft1 = new FutureTask<String>(c);
		Thread t = new Thread(ft1);
		t.start();

		Runnable r = new Runnable() {
			public void run() {
				try {
					TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(5));
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		};

		FutureTask<String> ft2 = new FutureTask<String>(r, "Runnable");//give return value directly
		FutureTask<String> ft3 = new FutureTask<String>(c);
		FutureTask<String> ft4 = new FutureTask<String>(c);
		FutureTask<String> ft5 = new FutureTask<String>(c);
		FutureTask<String> ft6 = new FutureTask<String>(c);

		ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);//init ExecutorService
		es.submit(ft2);
		es.submit(ft3);
		es.submit(ft4);
		es.submit(ft5);
		es.submit(ft6);

		try {
			TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

			if(ft1.isDone()){
				ft4.cancel(false);

				if(ft4.isCancelled()){
					System.out.println("task4 cancelled.");
				}
			}

			if(ft2.isDone()){
				ft5.cancel(false);

				if(ft5.isCancelled()){
					System.out.println("task5 cancelled.");
				}
			}

			if(ft3.isDone()){
				ft6.cancel(false);

				if(ft6.isCancelled()){
					System.out.println("task5 cancelled.");
				}
			}

			System.out.println("task1 retult:" + ft1.get());
			System.out.println("task2 retult:" + ft2.get());
			System.out.println("task3 retult:" + ft3.get());

			if(! ft4.isCancelled()){
				System.out.println("task4 retult:" + ft4.get());
			}

			if(! ft5.isCancelled()){
				System.out.println("task5 retult:" + ft5.get());
			}

			if(! ft6.isCancelled()){
				System.out.println("task6 retult:" + ft6.get());
			}	

			es.shutdown();//shut down ExecutorService
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}

	}
}