Java并發基礎實踐--退出任務II
在
本系列的
上一篇中所述的退出并發任務的方式都是基于JDK 5之前的API，本文將介紹使用由JDK 5引入的并發工具包中的API來退出任務。(2013.10.08最后更新)
在本系列的前一篇中講述了三種退出并發任務的方式--停止線程；可取消的任務；中斷，但都是基于JDK 5之前的API。本篇將介紹由JDK 5引入的java.concurrent包中的Future來取消任務的執行。
1. Future模式 Future是并發編程中的一種常見設計模式，它相當于是Proxy模式與Thread-Per-Message模式的結合。即，每次都創建一個單獨的線程去執行一個耗時的任務，并且創建一個Future對象去持有實際的任務對象，在將來需要的時候再去獲取實際任務的執行結果。
依然先創建一個用于掃描文件的任務FileScannerTask，如代碼清單1所示，
清單1
public class FileScannerTask implements Runnable {
private File root = null;
private ArrayList<String> filePaths = new ArrayList<String>();
public FileScannerTask(File root) {
if (root == null || !root.exists() || !root.isDirectory()) {
throw new IllegalArgumentException("root must be directory");
}
this.root = root;
}
@Override
public void run() {
travleFiles(root);
}
private void travleFiles(File parent) {
String filePath = parent.getAbsolutePath();
filePaths.add(filePath);
if (parent.isDirectory()) {
File[] children = parent.listFiles();
if (children != null) {
for (File child : children) {
travleFiles(child);
}
}
}
}
public List<String> getFilePaths() {
return (List<String>) filePaths.clone();
}
}
此處的文件掃描任務，提供了一個getFilePaths()方法以允許隨時都可以取出當前已掃描過的文件的路徑(相當于一個任務快照)。然后，創建一個針對該任務的Future類，如代碼清單2所示，
清單2
public class FileScannerFuture {
private FileScannerTask task = null;
public FileScannerFuture(FileScannerTask task) {
new Thread(task).start();
this.task = task;
}
public List<String> getResult() {
return task.getFilePaths();
}
}
FileScannerFuture持有FileScannerTask的引用，并創建一個獨立的線程來執行該任務。在任務的執行過程中，應用程序可以在"未來"的某個時刻去獲取一個任務的快照，如代碼清單3所示，
清單3
public static void main(String[] args) throws Exception {
FileScannerFuture future = new FileScannerFuture(new FileScannerTask(new File("C:")));
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
List<String> filePaths1 = future.getResult();
System.out.println(filePaths1.size());
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
List<String> filePaths2 = future.getResult();
System.out.println(filePaths2.size());
}
2. 使用并發工具包中的Future實現 前面所展示的Future實現十分的簡陋，沒有實際應用的意義。使用FileScannerFuture，應用程序在獲取filePaths時，無法得知其獲取的是否為最終結果，即無法判斷FileScannerTask是否已經完成。而且，也不能在必要時停止FileScannerTask的執行。毫無疑問，由JDK 5引入的并發工具包肯定會提供此類實用工具，如FutureTask。為了使用并發工具包中的Future，需要修改前述的FileScannerTask實現，讓其實現Callable接口，如代碼清單4所示，
清單4
public class FileScannerTask implements Callable<List<String>> {
private File root = null;
private List<String> filePaths = new ArrayList<String>();
public FileScannerTask(File root) {
if (root == null || !root.exists() || !root.isDirectory()) {
throw new IllegalArgumentException("root must be directory");
}
this.root = root;
}
@Override
public List<String> call() {
travleFiles(root);
return filePaths;
}
private void travleFiles(File parent) {
String filePath = parent.getAbsolutePath();
filePaths.add(filePath);
if (parent.isDirectory()) {
File[] children = parent.listFiles();
if (children != null) {
for (File child : children) {
travleFiles(child);
}
}
}
}
public List<String> getFilePaths() {
return (List<String>) filePaths.clone();
}
}
應用程序也要相應的修改成如代碼清單5所示，使用ExecutorService來提交任務，并創建一個Future/FutureTask實例。
清單5
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
Future<List<String>> future = executorService.submit(new FileScannerTask(new File("C:")));
try {
List<String> filePaths = future.get();
System.out.println(filePaths.size());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
executorService.shutdown();
}
此處就是調用Future.get()方法來獲取任務的執行結果，如果任務沒有執行完畢，那么該方法將會被阻塞。該Future實現的好處就是，正常情況下，只有在任務執行完畢之后才能獲取其結果，以保證該結果是最終執行結果。
3. 使用Future取消任務 Future除了定義有可獲取執行結果的get方法(get()以及get(long timeout, TimeUnit unit))，還定義了三個方法：cancel()，isCancelled()以及isDone()，用于取消任務，以及判定任務是否已被取消、已執行完畢。如代碼清單6所示，
清單6
public interface Future<V> {
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
} 其中，cancel()方法中的boolean參數若為true，表示在取消該任務時，若執行該任務的線程仍在運行中，則對其進行中斷。如代碼清單7所示，若任務執行超時了，那么就取消它。
清單7
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
Future<List<String>> future = executorService.submit(new FileScannerTask(new File("C:")));
try {
List<String> filePaths = future.get(1, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println(filePaths.size());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} catch (TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
future.cancel(true);
}
executorService.shutdown();
}
在實際應用中，取消任務的原由肯定不僅僅只是超時這么簡單，還可能是由于接受到了用戶的指令。此時，則可能會從另一個獨立線程去取消該任務。除了取消任務之外，有時還需要取出任務中已經生成的部分結果。但為了能夠響應任務的退出，首先需要修改FileScannerTask，使得當任務被取消(中斷)時，任務能夠真正的快速停止并返回，如代碼清單8所示，
清單8
public class FileScannerTask implements Callable<List<String>> {
private void travleFiles(File parent) {
if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
return;
}
String filePath = parent.getAbsolutePath();
filePaths.add(filePath);
if (parent.isDirectory()) {
File[] children = parent.listFiles();
if (children != null) {
for (File child : children) {
travleFiles(child);
}
}
}
}
} 相應地修改應用程序的代碼，如代碼清單9所示，
清單9
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
FileScannerTask task = new FileScannerTask(new File("C:"));
final Future<List<String>> future = executorService.submit(task);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
future.cancel(true);
}
}).start();
try {
List<String> filePaths = future.get();
System.out.println(filePaths.size());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} catch (CancellationException e) {
List<String> filePaths = task.getFilePaths();
System.out.println("Partly result: " + filePaths.size());
}
executorService.shutdown();
}
由上可知，此處使用Future.cancel(true)的本質依然是利用了線程的中斷機制。
4. 小結 使用Future可以在任務啟動之后的特定時機再去獲取任務的執行結果。由JDK 5引入的并發工具包中提供的Future實現不僅可以獲取任務的執行結果，還可以用于取消任務的執行。