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Java 多线程：获得线程的返回结果
Java对多线程编程提供了内置的支持并提供了良好的API，通过使用 Thread和 Runnable 两个基础类，我们可以很方便的创建一个线程：
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程启动");
// 耗时操作
System.out.println("线程结束");
}
};
Thread thread = new Thread(runnable); // 创建线程，runnable 作为线程要执行的任务（载体）
thread.start(); // 启动线程
thread.join(); // 等待线程执行完毕{ 题外话开始：
通过 Thread 的类声明：
Thread的类声明
我们可以知道 Thread 自己也实现了 Runnable 接口，Thread 中 run方法的实现如下（Thread 启动之后运行的就是 Thread 中的 run 方法）：
Thread 中 run 方法的实现
（target 即构造Thread 时可传入的 Runnable 对象，不传入即为 null —— 所以继承 Thread 重写其 run 方法也是一种创建线程的方式）
题外话结束 }
Runnable.java的代码：
Runnable.java 的代码
Runnable 的 run 方法是不带返回值的，那如果我们需要一个耗时任务在执行完之后给予返回值，应该怎么做呢？
import java.util.*;
public class RunnableTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("使用 Runnable 获得返回结果：");
List<Thread> workers = new ArrayList<>(10);
List<AccumRunnable> tasks = new ArrayList<>(10);
// 新建 10 个线程，每个线程分别负责累加 1~10, 11~20, ..., 91~100
for (int i = 0; i < 10; i++) {
AccumRunnable task = new AccumRunnable(i * 10 + 1, (i + 1) * 10);
Thread worker = new Thread(task, "慢速累加器线程" + i);
tasks.add(task);
workers.add(worker);
worker.start();
}
int total = 0;
for (int i = 0, s = workers.size(); i < s; i++) {
workers.get(i).join(); // 等待线程执行完毕
total += tasks.get(i).getResult();
}
System.out.println("\n累加的结果: " + total);
}
static final class AccumRunnable implements Runnable {
private final int begin;
private final int end;
private int result;
public AccumRunnable(int begin, int end) {
this.begin = begin;
this.end = end;
}
@Override
public void run() {
result = 0;
try {
for (int i = begin; i <= end; i++) {
result += i;
Thread.sleep(100);
}
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace(System.err);
}
System.out.printf("(%s) - 运行结束，结果为 %d\n",
Thread.currentThread().getName(), result);
}
public int getResult() {
return result;
}
}
}运行结果：
使用 Runnable 获得返回结果
第二种方法：使用 Callable<V> 和 FutureTask<V>。Callable<V> 是 JDK1.5 时添加的类，为的就是解决 Runnable 的痛点（没有返回值和不能抛出异常）。
Callable.java 的代码：
Callable.java 的代码
可以看到参数化类型 V就是返回的值的类型。
但是查看 Thread 的构造方法，我们发现 Thread 只提供了将 Runnable 作为参数的构造方法，并没有使用 Callable<V> 的构造方法 —— 所以引出 FutureTask<V>。
FutureTask<V> 也是 JDK1.5 时添加的类，查看它的类声明：
FutureTask 的类声明
可以看到它实现了 RunnableFuture<V> 这个接口，我们再看看 RunnableFuture<V>：
RunnableFuture 的接口声明
可以看到 RunnableFuture 接口继承了 Runnable 接口，那么 RunnableFuture 接口的实现类 FutureTask 必然会去实现 Runnable 接口 —— 所以 FutureTask 可以用来当 Runnable 使用。查看 FutureTask 的构造方法，发现 FutureTask 有两个构造方法：
FutureTask 的两个构造方法
第一个构造方法表明我们可以通过一个 Callable 去构造一个 FutureTask —— 而 FutureTask 实现了 Runnable 接口，从而可以将该任务传递给 Thread 去运行；
第二个构造方法是通过一个 Runnable 和一个指定的 result 去构造 FutureTask。
我们再来看看 FutureTask<V> 通过 RunnableFuture<V> 实现的第二个接口：Future<V>。
（事实上，RunnableFuture<V> 是在 JDK1.6 时添加的类，我猜测在 JDK1.5 时 FutureTask<V> 应该是直接实现的 Runnable 和 Future<V>，而不是通过 RunnableFuture<V>）
Future.java 的源码：
Future.java 的源码
Future<V> 包含的方法有 5 个，本文只关注它两个 get 相关的方法。通过 Java 的 API 文档，我们可以知道 get 方法是用来返回和 Future关联的任务的结果（即构造 FutureTask<V> 时使用的 Callable<V> 的结果）。带参数的 get 方法指定一个超时时间，在超时时间内该方法会阻塞当前线程，直到获得结果之后停止阻塞继续运行 —— 如果在给定的超时时间内没有获得结果，那么便抛出 TimeoutException 异常；不带参数的 get 可以理解为超时时间无限大，即一直等待直到获得结果。
（Future 每个方法的详细用法可以参考 Java 多线程（3））
通过以上我们可以知道，Callable<V>、Future<V>、FutureTask<V> 这三个类是相辅相成的。以上提到关键类的类关系如下：
以上几个关键类的关系
现在我们看看 FutureTask 中实现 Runnable 的 run 方法是怎样的（我们直接看关键代码）：
FutureTask 实现的 run 方法的关键代码
代码的意思很明确，调用构造 FutureTask<V> 时传入的 Callable<V> 的 call 方法，如果正常执行完毕，那么通过 set(result) 设置结果，通过 get()方法得到的即为这个结果 —— 思路和前面第一种方法是一致的（当然 FutureTask是更强大和更通用的类）；否则即为抛出异常的情况。
使用 FutureTask<V> 的过程如下：
（1）通过一个 Callable<V> 任务或者一个 Runnable（一开始就指定 result）任务构造 FutureTask<V>；
（2）将 FutureTask<V> 交给 Thread 去运行；
（3）使用 FutureTask<V>的 get 方法（或者 Thread 的 join 方法）阻塞当前线程直到获得任务的结果。
现在我们使用 Callable 改写程序：
import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println("使用 Callable 获得返回结果：");
List<FutureTask<Integer>> futureTasks = new ArrayList<>(10);
// 新建 10 个线程，每个线程分别负责累加 1~10, 11~20, ..., 91~100
for (int i = 0; i < 10; i++) {
AccumCallable task = new AccumCallable(i * 10 + 1, (i + 1) * 10);
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(task);
futureTasks.add(futureTask);
Thread worker = new Thread(futureTask, "慢速累加器线程" + i);
worker.start();
}
int total = 0;
for (FutureTask<Integer> futureTask : futureTasks) {
total += futureTask.get(); // get() 方法会阻塞直到获得结果
}
System.out.println("累加的结果: " + total);
}
static final class AccumCallable implements Callable<Integer> {
private final int begin;
private final int end;
public AccumCallable(int begin, int end) {
this.begin = begin;
this.end = end;
}
@Override
public Integer call() throws Exception {
int result = 0;
for (int i = begin; i <= end; i++) {
result += i;
Thread.sleep(100);
}
System.out.printf("(%s) - 运行结束，结果为 %d\n",
Thread.currentThread().getName(), result);
return result;
}
}
}运行结果：
使用 Callable获得返回结果
可以看到使用 Callable<V> + FutureTask<V> 的程序代码要比 Runnable 的代码更简洁和方便 —— 当需要线程执行完成返回结果时（或者任务需要抛出异常），Callable<V> 是优先于 Runnable 的选择。
