Java多线程与高并发专题 —— Future是什么?
在Java中，Future 是一个非常重要的接口，通常用于表示 异步计算 的结果。它允许我们从多个线程中获取执行结果，或者检测任务的执行状态。与直接通过线程来获取任务结果不同，Future 提供了一种更高级、封装更好的方式来处理并发任务的执行。
Future的作用
Future 是用于表示一个正在执行的异步任务，通常在多线程编程和并发编程中使用。它能够帮助我们：
- 获取异步任务的返回值。
- 检查异步任务是否完成。
- 取消任务。
- 处理任务执行的异常。
Future接口及其常用方法
Future 接口包含了多个与任务状态和结果相关的方法。以下是其常用方法：
get()- 该方法是用来获取异步任务的执行结果的。如果任务已经完成，它会立即返回结果。如果任务还未完成，则会阻塞当前线程，直到任务完成并返回结果。
- 该方法抛出两种异常：
InterruptedException：当当前线程在等待时被中断。ExecutionException：任务执行过程中发生的异常。
V result = future.get(); // 获取结果，阻塞直到任务完成get(long timeout, TimeUnit unit)- 与
get()方法类似，但它带有超时控制。若任务在指定时间内未完成，则会抛出TimeoutException。 - 适用于你希望在一定时间内获取结果，否则终止等待。
V result = future.get(1, TimeUnit.SECONDS); // 最多等待 1 秒- 与
cancel(boolean mayInterruptIfRunning)- 取消任务的执行。
mayInterruptIfRunning参数表示是否中断正在执行的任务。如果任务已经完成或者无法取消，返回false；否则，返回true。
boolean cancelled = future.cancel(true); // 取消任务，若正在运行则中断- 取消任务的执行。
isCancelled()- 判断任务是否被取消。
boolean isCancelled = future.isCancelled(); // 检查任务是否取消isDone()- 判断任务是否已完成。无论是正常完成、被取消，还是异常终止，都会返回
true。
boolean isDone = future.isDone(); // 判断任务是否完成- 判断任务是否已完成。无论是正常完成、被取消，还是异常终止，都会返回
使用场景
- 异步任务的执行与结果获取
Future适用于需要并发执行任务并获取执行结果的场景。例如，通过线程池提交多个任务，然后通过Future获取每个任务的返回值。ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Integer> future1 = executor.submit(() -> { return 100; // 模拟一个任务 }); Future<Integer> future2 = executor.submit(() -> { return 200; // 模拟另一个任务 }); try { Integer result1 = future1.get(); // 获取任务1的结果 Integer result2 = future2.get(); // 获取任务2的结果 System.out.println("Result1: " + result1); System.out.println("Result2: " + result2); } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } executor.shutdown(); - 超时控制
如果你不确定某个任务会执行多长时间，可以通过get(long timeout, TimeUnit unit)方法来设置最大等待时间，这样就可以防止任务长时间阻塞当前线程。try { Integer result = future.get(3, TimeUnit.SECONDS); // 等待 3 秒 System.out.println("Result: " + result); } catch (TimeoutException e) { System.out.println("Timeout occurred"); } catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } - 任务取消
在一些情况下，我们可能希望在任务执行过程中取消它（比如用户发出取消请求）。通过cancel()方法，可以尝试取消任务的执行。需要注意的是，任务只能在执行过程中取消，如果任务已经完成或者无法取消，则cancel()返回false。boolean cancelled = future.cancel(true); // true表示中断任务 System.out.println("Task cancelled: " + cancelled);
Future与Callable的结合
Future 最常见的应用场景是与 Callable 接口结合使用。Callable 与 Runnable 类似，但它能够返回执行结果，而 Runnable 无法返回值。通过将 Callable 提交给线程池后，可以获得一个 Future 对象，从而获取任务的结果。
import java.util.concurrent.*;
public class CallableFutureExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 使用Callable接口创建任务
Callable<Integer> task = () -> {
Thread.sleep(2000);
return 123;
};
// 提交任务，获取Future对象
Future<Integer> future = executorService.submit(task);
// 获取任务结果
Integer result = future.get();
System.out.println("Result: " + result); // 输出 123
executorService.shutdown();
}
}
Future与ExecutorService结合
ExecutorService 是 Java 提供的一个线程池框架，支持异步任务提交。它的 submit() 方法会返回一个 Future对象，该对象用于管理和获取异步任务的结果。
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
Future<Integer> future = executorService.submit(() -> {
// 模拟耗时任务
Thread.sleep(2000);
return 42;
});
try {
// 获取结果，阻塞直到任务完成
Integer result = future.get();
System.out.println("Task result: " + result);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
executorService.shutdown();
总结
Future是用于表示异步计算结果的接口，通常与线程池结合使用。- 它可以用于获取任务的执行结果，判断任务是否完成，取消任务，并且可以通过超时机制避免任务无限等待。
Future主要应用于多线程与并发场景，特别是在你需要处理异步任务时，可以通过它来管理任务的生命周期和结果。Future通常与Callable接口配合使用，以便能够获取任务的返回结果。
Future 为多线程编程提供了一种更优雅的方式来管理异步任务，是高并发编程中的一个重要工具。
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