JAVA Future类的使用详解
在并发编程中，Future接口提供了一种用于表示异步计算结果的机制，通过Future，我们可以启动异步任务，并在稍后获取其执行结果，本文将详细介绍Java中Future类的使用方法、应用场景及其与其他相关类的关系。
一、Future的应用场景
Future常用于以下场景：
异步任务：启动一个长时间运行的任务，并允许主线程继续执行其他操作，而不必等待任务完成。
并行处理：同时启动多个任务，并在所有任务完成后再进行下一步操作。
非阻塞模型：避免因等待某个耗时操作而阻塞整个程序的执行。
在准备早餐时，如果包子需要3分钟，凉菜只需1分钟，采用串行方式需要4分钟才能吃完早餐，但如果采用Future模式，可以同时准备包子和凉菜，从而缩短总时间。
二、Future的类图结构
Future接口定义了五个主要的方法：
V get() throws InterruptedException, ExecutionException: 当任务结束后返回结果；如果任务未完成，则阻塞直到任务完成。
V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException: 等待指定时间后返回结果；如果超时则抛出异常。
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning): 取消任务；如果任务正在运行且mayInterruptIfRunning为true，则尝试中断任务。
boolean isDone(): 判断任务是否已完成。
boolean isCancelled(): 判断任务是否已取消。
实现类
RunnableFuture: 同时继承Future和Runnable接口，在成功执行run方法后，可以通过Future访问执行结果，典型实现类是FutureTask。
SchedualFuture: 表示一个延时的行为可以被取消，通常由定时任务ScheduledExecutorService生成。
CompleteFuture: 显示完成的Future，用作完成等级，触发依赖函数和行为。
ForkJoinTask: 基于任务的抽象类，通过ForkJoinPool执行轻量级任务。
三、Future的主要方法
1、get()方法: 获取任务的结果，如果任务尚未完成，则会阻塞当前线程直到任务完成。
Future<Integer> future = executor.submit(callableTask); Integer result = future.get(); // 如果任务未完成，则阻塞直到完成
2、get(long timeout, TimeUnit unit)方法: 在指定时间内等待任务完成，如果超时则抛出异常。
Integer result = future.get(5, TimeUnit.SECONDS); // 等待最多5秒
3、cancel(boolean mayInterruptIfRunning)方法: 取消任务。
boolean cancelled = future.cancel(true); // true表示如果任务正在运行则尝试中断它
4、isDone()方法: 检查任务是否已完成。
boolean done = future.isDone();
5、isCancelled()方法: 检查任务是否已被取消。
boolean cancelled = future.isCancelled();
四、Future示例demo
需求场景：等早餐过程中，包子需要3秒，凉菜需要1秒，普通的多线程需要四秒才能完成，先等凉菜，再等包子，采用Future模式可以优化这个过程。
普通多线程实现
public class BumThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println("包子准备完毕");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class ColdDishThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("凉菜准备完毕");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
Thread t1 = new ColdDishThread();
t1.start();
t1.join();
Thread t2 = new BumThread();
t2.start();
t2.join();
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("准备完毕时间：" + (end start));
}
Future模式实现
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
long start = System.currentTimeMillis();
Callable<String> ca1 = () > {
Thread.sleep(1000);
return "凉菜准备完毕";
};
FutureTask<String> ft1 = new FutureTask<>(ca1);
new Thread(ft1).start();
System.out.println(ft1.get()); // 获取凉菜结果
Callable<String> ca2 = () > {
Thread.sleep(3000);
return "包子准备完毕";
};
FutureTask<String> ft2 = new FutureTask<>(ca2);
new Thread(ft2).start();
System.out.println(ft2.get()); // 获取包子结果
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("准备完毕时间：" + (end start));
}
在这个示例中，通过使用FutureTask，我们可以在等待凉菜的同时启动包子的准备过程，从而减少了总的等待时间。
五、相关问题与解答栏目
1、问题1：Future和Callable有什么区别？
回答：Future是一个接口，用于表示异步计算的结果；而Callable是一个泛型接口，类似于Runnable，但它可以返回一个结果并能抛出异常，Callable通常与Future一起使用，通过ExecutorService提交Callable任务后会返回一个Future对象，用于获取任务的结果。
2、问题2：如何取消一个已经提交的Future任务？
回答：可以使用Future接口中的cancel方法来取消任务，如果任务已经完成或已经被取消，则cancel方法返回false；否则根据mayInterruptIfRunning参数决定是否中断正在运行的任务，如果mayInterruptIfRunning为true且任务正在运行，则会尝试中断它。
到此，以上就是小编对于“JAVA Future类的使用详解”的问题就介绍到这了，希望介绍的几点解答对大家有用，有任何问题和不懂的，欢迎各位朋友在评论区讨论，给我留言。
