Java多线程 - Runnable接口和Callable接口的区别

文章目录

1. Runnable接口实例
2. Callable接口原理
3. Callnable接口实例
4. FutureTask是什么？
5. 线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？

Runnable接口源码：

@FunctionalInterface
public interface Runnable {// 这个run()方法返回值为void，没有受检异常的异常声明，出现异常只能内部捕获public abstract void run();
}

Callable接口源码：

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {// 这个call()方法有返回值，且声明了受检异常，可以直接抛出Exception异常V call() throws Exception;
}

Runnable接口和Callable接口的区别：

(1) Runnable接口中的唯一抽象方法run()方法没有返回值，Callable接口中的唯一抽象方法call()方法有返回值；

(2) Runnable接口的run()方法没有受检异常的异常声明，即异常只能在内部捕获，不能继续上抛， Callable接口的call()方法声明了受检异常，可直接抛出Exception异常，并且可以不予捕获；

(3) Callable实例不能和Runnable实例一样，直接作为Thread线程实例的target来使用；

(4) 异步执行任务在大多数情况下是通过线程池去提交的，而Runnable接口和Callable接口都可以应用于线程池；

(5) Callable接口支持返回执行结果，此时需要调用FutureTask.get()方法实现，此方法会阻塞主线程直到获取‘将来’结果；当不调用此方法时，主线程不会阻塞！

注意：异步执行任务在大多数情况下是通过线程池去提交的，而很少通过创建一个新的线程去提交（即通过Thread类的方式执行start()方法）。

下面实例解析以上不同点：

1. Runnable接口实例

首先，通过实现Runnable接口的方式创建一个异步执行任务：

public class RunnableTask implements Runnable  {// 线程体：需要线程异步执行的任务@Overridepublic void run() {System.out.println("实现Runnable接口来编写异步执行任务");// run()方法内出现异常，只能捕获不能直接抛出try {Thread.sleep(1000) ;} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}

方式1：通过Thread类创建线程，将Runnable接口的实现类作为Thread线程实例的target来使用，执行异步任务

public class RunnableDemo {public static void main(String[] args) {Runnable target = new RunnableTask();// 通过Thread类创建一个新线程，并启动Thread thread = new Thread(target);thread.start();}
}

方式2：通过线程池创建线程，并提交异步执行任务

public class RunnableDemo2 {// 通过线程池创建3个线程private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {// 1、通过线程池的execute()方法提交异步执行任务，没有返回结果executorService.execute(new RunnableTaskDemo());// 2、通过线程池的submit()方法提交异步执行任务，有返回结果Future<?> submit = executorService.submit(new RunnableTaskDemo());// 获取返回结果System.out.println(submit.get()); // null}
}

2. Callable接口原理

Callable接口实例没有办法作为Thread线程实例的target来使用。既然如此，那么该如何使用Callable接口创建线程呢？因此需要一个在Callable接口与Thread线程之间起到搭桥作用的重要接口。

1、RunnableFuture接口源码：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {void run();
}

RunnableFuture接口实现了2个目标：

(1) RunnableFuture通过继承Runnable接口，从而保证了其实例可以作为Thread线程实例的target目标；
(2) RunnableFuture通过继承Future接口，从而保证了可以获取未来的异步执行结果。

那有些同学可能疑惑了，Future接口又是什么？Future接口至少提供了3大功能：

(1) 能够取消异步执行中的任务；
(2) 判断异步任务是否执行完成；
(3) 获取异步任务完成后的执行结果；

2、Future接口的源码：

public interface Future<V> {// 取消异步执行中的任务boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);boolean isCancelled();// 判断异步任务是否执行成功boolean isDone();// 获取异步任务完成后的结果V get() throws InterruptedException, ExecutionException;V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

Future接口中的方法：

get()：获取异步任务执行的结果。注意，这个方法的调用是阻塞性的。如果异步任务没有执行完成，异步结果获取线程（调用线程）会一直被阻塞，一直阻塞到异步任务执行完成，其异步结果返回给调用线程。
get(Long timeout,TimeUnit unit)：设置时限，（调用线程）阻塞性地获取异步任务执行的结果。该方法的调用也是阻塞性的，但是结果获取线程（调用线程）会有一个阻塞时长限制，不会无限制地阻塞和等待，如果其阻塞时间超过设定的timeout时间，该方法将抛出异常，调用线程可捕获此异常。
boolean isDone()：获取异步任务的执行状态。如果任务执行结束，就返回true。
boolean isCancelled()：获取异步任务的取消状态。如果任务完成前被取消，就返回true。
boolean cancel(boolean mayInterruptRunning)：取消异步任务的执行。

总体来说，Future是一个对异步任务进行交互、操作的接口。但是Future仅仅是一个接口，通过它没有办法直接完成对异步任务的操作，JDK提供了一个默认的实现类——FutureTask。

3、FutureTask类：

RunnableFuture只是一个接口，无法直接创建对象，如果需要创建对象，就需用到它的实现类——FutureTask。所以说，FutureTask类才是真正的在Thread与Callable之间搭桥的类。FutureTask类实现了RunnableFuture接口，而RunnableFuture接口又继承了Runnable接口和Future接口，因此它可以作为Thread线程实例的target目标，也可以获取异步执行结果；

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {}

FutureTask内部有一个Callable类型的成员——callable实例属性：

private Callable<V> callable;

callable实例属性用来保存并发执行的Callable类型的任务，并且callable实例属性需要在FutureTask实例构造时进行初始化：

public FutureTask(Callable<V> callable) {if (callable == null) throw new NullPointerException();// callable实例属性需要在FutureTask实例构造时进行初始化this.callable = callable;this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {this.callable = Executors.callable(runnable, result);this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}

FutureTask类实现了Runnable接口，在其run()方法的实现版本中会执行callable成员的call()方法：

public void run() {if (state != NEW ||!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset, null, Thread.currentThread()))return;try {Callable<V> c = callable;if (c != null && state == NEW) {V result;boolean ran;try {// 在run()方法中执行call()方法result = c.call();ran = true;} catch (Throwable ex) {// ...}if (ran) set(result);}} finally {// ...}
}

FutureTask内部还有另一个非常重要的Object类型的成员——outcome实例属性：

private Object outcome;

FutureTask的outcome实例属性用于保存callable成员call()方法的异步执行结果。在FutureTask类的run()方法完成callable成员的call()方法的执行之后，其结果将被保存在outcome实例属性中，供FutureTask类的get()方法获取。

3. Callnable接口实例

首先，通过实现Runnable接口的方式创建一个异步执行任务：

public class CallableTaskDemo implements Callable {// call()方法有返回值，并且可以抛出Exception异常@Overridepublic String call() throws Exception {System.out.println("实现Callable接口来编写异步执行任务");Thread.sleep(1000);return "返回线程执行结果";}
}

方式1：通过Thread类创建线程执行异步任务

public class CallableDemo {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {// 创建异步执任务实例Callable callable = new CallableTaskDemo();// 初始化callable实例属性FutureTask futureTask = new FutureTask(callable);// 创建线程执行异步任务Thread thread = new Thread(futureTask);thread.start();System.out.println("获取异步执行任务结果："+futureTask.get());// 获取异步执行任务结果：返回线程执行结果}
}

方式2：通过线程池创建线程，并提交异步执行任务：

public class CallableDemo2 {// 通过线程池创建3个线程private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {// 通过线程池的submit()方法提交异步执行任务，有返回结果Future submit = executorService.submit(new CallableTaskDemo());// 获取返回结果System.out.println(submit.get());}
}

4. FutureTask是什么？

Future是一个对异步任务进行交互、操作的接口。但是Future仅仅是一个接口，通过它没有办法直接完成对异步任务的操作，JDK提供了一个默认的实现类——FutureTask。

对于Calleble来说，Future和FutureTask均可以用来获取任务执行结果，不过Future是个接口，FutureTask是Future的具体实现，而且FutureTask还间接实现了Runnable接口，也就是说FutureTask可以作为Runnable任务提交给线程池。

5. 线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？

两者都是将一个线程任务添加到线程池中并执行；
1、excutor没有返回值，submit有返回值，并且返回执行结果Future对象
2、excutor不能提交Callable任务，只能提交Runnable任务，submit两者任务都可以提交
3、在submit中提交Runnable任务，会返回执行结果Future对象，但是Future调用get方法将返回null（Runnable没有返回值）