头歌Educoder——JAVA多线程基础——使用 Callable 和 Future 创建线程

亦凉 2022-10-23 00:53 207阅读 0赞

### 使用 Callable 和 Future 创建线程 ###

*  任务描述
 *  相关知识
 *   *  Callable和Future
 *  编程要求
 *  测试说明
 *  实现代码

# 任务描述 #

本关任务：通过 `Callable` 和 `Future` 来创建线程。

# 相关知识 #

从`Java1.5`版本开始，就提供了 `Callable` 和 `Future` 来创建线程，这种方式也是在`Java`程序员面试中经常会被问到的问题。

上一小节介绍了`Thread`和`Runnable`两种方式创建线程，不过这两种方式创建线程都有一个缺陷：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。

而如果使用`Callable`和`Future`，通过它们就可以在任务**执行完毕之后得到任务执行结果**。

本小节你需要掌握的知识有：

1.什么是`Callable`和`Future`；

2.如何通过`Callable`和`Future`创建线程。

## Callable和Future ##

它们俩其实挺有意思，在运行的时候各司其职，`Callable`**产生结果**，`Future`**获取结果**。

使用步骤如下：

1.  创建 Callable 接口的实现类，并实现 call() 方法，该 call() 方法将作为线程执行体，并且有返回值；
2.  创建 Callable 实现类的实例，使用 FutureTask 类来包装 Callable 对象，该 FutureTask 对象封装了该 Callable 对象的 call() 方法的返回值；
3.  使用 FutureTask 对象作为 Thread 对象的 target 创建并启动新线程；
4.  调用 FutureTask 对象的 get() 方法来获得子线程执行结束后的返回值。

接下来通过一个示例来学习这两个对象的使用：

public class Test { 
        public static void main(String[] args) { 
            CallableThreadTest cts = new CallableThreadTest();
            // 接收
            FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(cts);
            new Thread(ft, "有返回值的线程").start();
            for (int i = 0; i < 30; i++) { 
                System.out.println( "main" + " 的循环变量i的值：" + i);
            }
            try { 
                System.out.println("子线程的返回值：" + ft.get());
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    class CallableThreadTest implements Callable<Integer> { 
        public Integer call() throws Exception { 
            int i = 0;
            for (; i < 30; i++) { 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            }
            return i;
        }
    }

运行这段程序你应该可以获取到类似如下结果（每次运行的结果不一致）： `...` `...` `main 的循环变量i的值：28` `main 的循环变量i的值：29` `有返回值的线程 23` `有返回值的线程 24` `有返回值的线程 25` `有返回值的线程 26` `有返回值的线程 27` `有返回值的线程 28` `有返回值的线程 29` `子线程的返回值：30`

由于输出过长，省略了部分结果，可以发现在最后接收到了子线程的返回值。

在实现`Callable`接口中，此时不再是`run()`方法了，而是`call()`方法，此`call()`方法作为线程执行体，同时还具有返回值！

细心的你会发现这个结果是`call`函数的返回值，怎么拿到这个返回值的呢？是通过`FutureTask`拿到的，使用`ft.get()`方法即可获得线程的返回值，这就是一个简单的使用`Callable和Future`的过程了。

关于`Callable和Future`的使用，以及他们的常用函数，我们将会在后续的实训中学习。

# 编程要求 #

请仔细阅读右侧代码，根据方法内的提示，在`Begin - End`区域内进行代码补充，具体任务如下：

*  在`runThread(int num)`函数中执行线程，创建`Callable`线程，`Callable`线程需要执行求第`num`项斐波那契数列的值，最后在`runThread`函数中获取`Callable`线程执行的结果，并打印输出。

**斐波那契数列（Fibonacci数列）** 这个数列从第`3`项开始，之后的每一项都等于它的前两项数字之和。 这个数列为： `1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233，377，610，987，1597，2584，4181，6765，10946，17711，28657，46368........`

# 测试说明 #

补充完代码后，点击测评，平台会对你编写的代码进行测试，当你的结果与预期输出一致时，即为通过。

输入：`3` 输出：`线程的返回值为：2`

输入：`5` 输出：`线程的返回值为：5`

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开始你的任务吧，祝你成功！

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# 实现代码 #

> 注：可以在 `ThreadCallable`类中添加无参和有参构造方法

Task.java:

package step2;
    
    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    
    public class Task { 
    
    	public void runThread(int num) { 
    		// 请在此添加实现代码
    		/********** Begin **********/
    // 在这里开启线程 获取线程执行的结果
    		try { 
    			ThreadCallable tc = new ThreadCallable(num);
    			FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(tc);
    			new Thread(ft).start();
    			System.out.println("线程的返回值为：" + ft.get());
    		} catch (Exception e) { 
    			// TODO 自动生成的 catch 块
    			e.printStackTrace();
    		}
    		/********** End **********/
    	}
    }
    
    //请在此添加实现代码
    /********** Begin **********/
    
    /* 在这里实现Callable接口及方法 */
    class ThreadCallable implements Callable { 
    	int num;
    
    	public ThreadCallable() { 
    		super();
    		// TODO 自动生成的构造函数存根
    	}
    
    	public ThreadCallable(int num) { 
    		super();
    		this.num = num;
    	}
    
    	@Override
    	public Integer call() throws Exception { 
    		return fun(num);
    	}
    
    	public int fun(int num) { 
    		if (num < 3) { 
    			return 1;
    		} else
    			return fun(num - 1) + fun(num - 2);
    	}
    }
    /********** End **********/

Test.java:

package step2;
    
    import java.util.Scanner;
    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    import step2.ThreadCallable;
    
    public class Test { 
    	public static void main(String[] args) { 
    		Scanner sc = new Scanner(System.in);
    		
    		int num = sc.nextInt();
    		
    		ThreadCallable callable = new ThreadCallable();
    		if(!(callable instanceof Callable)){ 
    			System.out.println("未定义Callable线程，或者定义错误");
    		}
    		
    		Task task = new Task();
    		task.runThread(num);
    		
    	}
    }