【高并发】2.8万字的Callable和Future面试知识点总结，看完我直接面进了字节跳动，原谅我有点飘了（中）

大家好，我是冰河~~

在Java的多线程编程中，除了Thread类和Runnable接口外，不得不说的就是Callable接口Future接口了。使用继承Thread类或者实现Runnable接口的线程，无法返回最终的执行结果数据，只能等待线程执行完成。此时，如果想要获取线程执行后的返回结果，那么，Callable和Future就派上用场了。

注：文章全程高能，建议收藏，如果文章对你有点帮助，小伙伴们一键三连呀，谢谢啦~~

两种异步模型与深度解析Future接口

两种异步模型

在Java的并发编程中，大体上会分为两种异步编程模型，一类是直接以异步的形式来并行运行其他的任务，不需要返回任务的结果数据。一类是以异步的形式运行其他任务，需要返回结果。

1.无返回结果的异步模型

无返回结果的异步任务，可以直接将任务丢进线程或线程池中运行，此时，无法直接获得任务的执行结果数据，一种方式是可以使用回调方法来获取任务的运行结果。

具体的方案是：定义一个回调接口，并在接口中定义接收任务结果数据的方法，具体逻辑在回调接口的实现类中完成。将回调接口与任务参数一同放进线程或线程池中运行，任务运行后调用接口方法，执行回调接口实现类中的逻辑来处理结果数据。这里，给出一个简单的示例供参考。

• 定义回调接口

package io.binghe.concurrent.lab04;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 定义回调接口
 */
public interface TaskCallable<T> {
    T callable(T t);
}

便于接口的通用型，这里为回调接口定义了泛型。

• 定义任务结果数据的封装类

package io.binghe.concurrent.lab04;

import java.io.Serializable;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 任务执行结果
 */
public class TaskResult implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 8678277072402730062L;
    /**
     * 任务状态
     */
    private Integer taskStatus;

    /**
     * 任务消息
     */
    private String taskMessage;

    /**
     * 任务结果数据
     */
    private String taskResult;
	
	//省略getter和setter方法
	@Override
    public String toString() {
        return "TaskResult{" +
                "taskStatus=" + taskStatus +
                ", taskMessage='" + taskMessage + '\'' +
                ", taskResult='" + taskResult + '\'' +
                '}';
    }
}

• 创建回调接口的实现类

回调接口的实现类主要用来对任务的返回结果进行相应的业务处理，这里，为了方便演示，只是将结果数据返回。大家需要根据具体的业务场景来做相应的分析和处理。

package io.binghe.concurrent.lab04;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 回调函数的实现类
 */
public class TaskHandler implements TaskCallable<TaskResult> {
    @Override
public TaskResult callable(TaskResult taskResult) {
//TODO 拿到结果数据后进一步处理
    System.out.println(taskResult.toString());
        return taskResult;
    }
}

• 创建任务的执行类

任务的执行类是具体执行任务的类，实现Runnable接口，在此类中定义一个回调接口类型的成员变量和一个String类型的任务参数（模拟任务的参数），并在构造方法中注入回调接口和任务参数。在run方法中执行任务，任务完成后将任务的结果数据封装成TaskResult对象，调用回调接口的方法将TaskResult对象传递到回调方法中。

package io.binghe.concurrent.lab04;
/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 任务执行类
 */
public class TaskExecutor implements Runnable{
    private TaskCallable<TaskResult> taskCallable;
    private String taskParameter;

    public TaskExecutor(TaskCallable<TaskResult> taskCallable, String taskParameter){
        this.taskCallable = taskCallable;
        this.taskParameter = taskParameter;
    }

    @Override
    public void run() {
        //TODO 一系列业务逻辑,将结果数据封装成TaskResult对象并返回
        TaskResult result = new TaskResult();
        result.setTaskStatus(1);
        result.setTaskMessage(this.taskParameter);
        result.setTaskResult("异步回调成功");
        taskCallable.callable(result);
    }
}

到这里，整个大的框架算是完成了，接下来，就是测试看能否获取到异步任务的结果了。

• 异步任务测试类

package io.binghe.concurrent.lab04;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 测试回调
 */
public class TaskCallableTest {
    public static void main(String[] args){
        TaskCallable<TaskResult> taskCallable = new TaskHandler();
        TaskExecutor taskExecutor = new TaskExecutor(taskCallable, "测试回调任务");
        new Thread(taskExecutor).start();
    }
}

在测试类中，使用Thread类创建一个新的线程，并启动线程运行任务。运行程序最终的接口数据如下所示。

TaskResult{taskStatus=1, taskMessage='测试回调任务', taskResult='异步回调成功'}

大家可以细细品味下这种获取异步结果的方式。这里，只是简单的使用了Thread类来创建并启动线程，也可以使用线程池的方式实现。大家可自行实现以线程池的方式通过回调接口获取异步结果。

2.有返回结果的异步模型

尽管使用回调接口能够获取异步任务的结果，但是这种方式使用起来略显复杂。在JDK中提供了可以直接返回异步结果的处理方案。最常用的就是使用Future接口或者其实现类FutureTask来接收任务的返回结果。

• 使用Future接口获取异步结果

使用Future接口往往配合线程池来获取异步执行结果，如下所示。

package io.binghe.concurrent.lab04;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 测试Future获取异步结果
 */
public class FutureTest {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<String> future = executorService.submit(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                return "测试Future获取异步结果";
            }
        });
        System.out.println(future.get());
        executorService.shutdown();
    }
}

运行结果如下所示。

测试Future获取异步结果

• 使用FutureTask类获取异步结果

FutureTask类既可以结合Thread类使用也可以结合线程池使用，接下来，就看下这两种使用方式。

结合Thread类的使用示例如下所示。

package io.binghe.concurrent.lab04;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 测试FutureTask获取异步结果
 */
public class FutureTaskTest {

    public static void main(String[] args)throws ExecutionException, InterruptedException{
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                return "测试FutureTask获取异步结果";
            }
        });
        new Thread(futureTask).start();
        System.out.println(futureTask.get());
    }
}

运行结果如下所示。

测试FutureTask获取异步结果

结合线程池的使用示例如下。

package io.binghe.concurrent.lab04;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @author binghe
 * @version 1.0.0
 * @description 测试FutureTask获取异步结果
 */
public class FutureTaskTest {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                return "测试FutureTask获取异步结果";
            }
        });
        executorService.execute(futureTask);
        System.out.println(futureTask.get());
        executorService.shutdown();
    }
}

运行结果如下所示。

测试FutureTask获取异步结果

可以看到使用Future接口或者FutureTask类来获取异步结果比使用回调接口获取异步结果简单多了。注意：实现异步的方式很多，这里只是用多线程举例。

接下来，就深入分析下Future接口。