libevent c++高并发网络编程_【多线程高并发编程】Callable源码分析

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本文已记录到github，形成对应专题。

前言

通过上一章实现多线程有几种方式，我们已经了解多线程实现的方式。但是，一般大家知道的就两种，继承Thread类和实现runnable接口。对Callable接口实现多线程很陌生，我们看通过源码学习，了解callable是怎么一回事。

1.Callable的前世今生

通过runnable接口或者继承Thread实现一个多线程，我们想要获取线程的运行结果，可以通过共享变量的方式来获取。为了解决这个问题，java在jdk1.5中引入callable、Future接口。

1.1 Callable的前世Runnable

package com.cxyxs.thread.three;import java.util.Date;/*** Description：转发请注明来源  程序猿学社 - https://ithub.blog.csdn.net/* Author: 程序猿学社* Date:  2020/2/17 21:43* Modified By:*/
public class MyThreadRunnable implements Runnable{//测试账号private int count=0;@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 5; i++) {try {Thread.sleep(1000);count++;} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}public static void main(String[] args) {MyThreadRunnable run = new MyThreadRunnable();Thread thread = new Thread(run);thread.start();try {//等待线程执行完毕,不然获取不到最终的结果thread.join();System.out.println(run.count);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}

测试结果

通过这种方式，我们是不是实现了，获取线程的结果。现在我们总结一下通过runnable方式，是如何实现获取多线程的返回接口的。
定义一个类实现Runnable接口定义一个成员变量，用来接收run方法运行后，我们需要的结果。
调用时，实例化该类，作为形参传入Thread中，调用start方法启动线程
调用线程的join方法，等待线程执行完毕，这样我们才能取到线程执行完后的结果5，不然就是0.

1.2 Callable的今生

通过FutureTask+Thread调用

package com.cxyxs.thread.three;import java.util.Date;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;/*** Description：转发请注明来源  程序猿学社 - https://ithub.blog.csdn.net/* Author: 程序猿学社* Date:  2020/2/19 0:12* Modified By:*/
public class MyThreadCallable {public static void main(String[] args) throws Exception{//第一步Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {@Overridepublic Integer call() throws Exception {int count=0;for (int i = 0; i < 5; i++) {Thread.sleep(1200);count++;}return count;}};FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(callable);Thread thread = new Thread(task);thread.start();Integer result = task.get();System.out.println("获取多线程的值:"+result);}
}

为了偷懒，这里第一步简写了，一般都是类实现Callable接口，重写call，我这里使用简写的方法实现。
实例化一个FutureTask，把实现Callable的类，作为构造方法的形参传入进去。
实例化一个线程，把FutureTask这个对象，作为构造方法的形参传入。
调用FutureTask对象的get方法。就可以获取值。

ExecutorService+Future调用实现

 public void two() throws Exception{Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {@Overridepublic Integer call() throws Exception {int count=0;for (int i = 0; i < 5; i++) {Thread.sleep(1200);count++;}return count;}};ExecutorService e= Executors.newFixedThreadPool(10);Future<Integer> f1=e.submit(callable);Integer result = f1.get();System.out.println("获取多线程的值:"+result);}

建议，使用这种方式，通过线程池管理多线程。引出一个问题，为什么要使用线程池？
为了减少创建和销毁线程的次数，让每个线程可以多次使用。
这里了解即可。知道有这么一回事。后续会有相关的文章进行线程池的相关介绍。

2.源码分析

话不多说，就按照我们刚刚总结的通过Callable如何实现一个多线程的步骤。我们对ExecutorService+Future调用实现的方式进行分析,下面我们开始一步步得到查看他的源码。有闲情的社友，可以自己试试看看FutureTask+Thread这种方式调用的源码。

2.1 第一步,实现Callable接口

Callable接口

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {/*** Computes a result, or throws an exception if unable to do so.** @return computed result* @throws Exception if unable to compute a result*/V call() throws Exception;
}

Runnable接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable {public abstract void run();
}

看了源码后，各位社友，能说一说Callable和Runnable接口的区别吗？

方法名不同，Callable是call，Runnable是run
Callable是方法，Runnable是抽象方法
Callable抛出异常，Runnable没有抛出异常
Callable有返回值V，Runnable没有返回值。
Callable可以定义泛型，这样我们通过get调用时，无需拆箱装箱。
而抛出异常和有返回值，就是Callable很重要的一个优点，也就是为了解决Runnable一些痛点问题。

2.2 FutureTask类结构图

首先我们先看看futureTask的类结构。在idea中右键，选择digrams->show digrams（idea版本）

通过这个图，我们能很好的看出对应的关系，C表示是类，I是接口

@FunctionalInterface是函数式接口。

我们根据这个图，一个个进行源码分析。

通过图，我们可以发现FutureTask实现了RunnableFuture接口，让我们一探究竟。

2.3 RunableFuture接口

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {/*** Sets this Future to the result of its computation* unless it has been cancelled.*/void run();
}

看到这里，我们也就知道我们之前为什么说Callable是Runnable的plus版本。实际上就是在就是在Runnable的基础上做了一些优化。

2.4 Runnable接口

@FunctionalInterface
public interface Runnable {public abstract void run();
}

这个因为之前有阐述过，这里就不过多的描述。

2.5 Future接口

通过查看类或者接口下的所有方法(idea中使用alt+7)

cancel方法：还没计算完，可以取消计算过程，
isCancelled方法：是否取消
isDone方法：是否完成
get方法：获取计算结果（如果还没计算完，也是必须等待的）
get(long,TimeUnit) 获取计算结果，可以指定一个超时时间，如果在规定时间内，没有返回结果，会抛出一个TimeOutException的异常

2.6 FutureTask源码分析

通过代码，我们发现我们调用FutureTask的构造方法，把callable的实例对象，作为形参，传入进去咯。

   public FutureTask(Callable<V> callable) {if (callable == null)throw new NullPointerException();this.callable = callable;this.state = NEW;       // ensure visibility of callable}

如果没有传Callable就抛出NullPointerException.我们发现这里有一个变量state的值为NEW

/** Possible state transitions:* NEW -> COMPLETING -> NORMAL* NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL* NEW -> CANCELLED* NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED*/private volatile int state;private static final int NEW          = 0;private static final int COMPLETING   = 1;private static final int NORMAL       = 2;private static final int EXCEPTIONAL  = 3;private static final int CANCELLED    = 4;private static final int INTERRUPTING = 5;private static final int INTERRUPTED  = 6;

NEW（初始化）
COMPLETING（运行中）
NORMAL（完成状态）
EXCEPTIONAL（任务因异常而结束）
CANCELLED（还未运行就调用cancel(true)方法取消）
INTERRUPTING（正在运行中就调用cancel(true)方法被取消)
INTERRUPTED（被取消状态,由INTERRUPTING转换成INTERRUPTED）
源码注释部分，就是任务的几种状态变化。

一般都是直接把FutureTask对象，作为参数传给Thread类的构造方法传入。

正常情况下NEW -> COMPLETING -> NORMAL

调用new FutureTask把状态改为New

调用FutureTask的run方法改为COMPLETING

中途不发现异常，执行完run方法，就会返回NORMAL

调用task.get可以获取线程执行的结果

 public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {int s = state;if (s <= COMPLETING)s = awaitDone(false, 0L);return report(s);}

COMPLETING标识运行中，判断这个任务是否已经在运行中，也就是已调用run方法。说明任务还未完成，我们需要等待，所以这里调用了awaitDone方法。

返回结果是调用的report方法

private V report(int s) throws ExecutionException {Object x = outcome;if (s == NORMAL)return (V)x;if (s >= CANCELLED)throw new CancellationException();throw new ExecutionException((Throwable)x);}

如果状态为已完成(NORMAL),直接返回运行结果。

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