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1.Callable接口介紹
Callable接口是JDK1.5新增的泛型接口，在JDK1.8中，被聲明為函數(shù)式接口，如下所示。
創(chuàng)新新互聯(lián)，憑借10余年的網(wǎng)站建設(shè)、做網(wǎng)站經(jīng)驗(yàn)，本著真心·誠(chéng)心服務(wù)的企業(yè)理念服務(wù)于成都中小企業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)站有千余家案例。做網(wǎng)站建設(shè)，選創(chuàng)新互聯(lián)。
@FunctionalInterface
public interface Callable{
V call() throws Exception;
}
在JDK 1.8中只聲明有一個(gè)方法的接口為函數(shù)式接口，函數(shù)式接口可以使用@FunctionalInterface注解修飾，也可以不使用@FunctionalInterface注解修飾。只要一個(gè)接口中只包含有一個(gè)方法，那么，這個(gè)接口就是函數(shù)式接口。
在JDK中，實(shí)現(xiàn)Callable接口的子類(lèi)如下圖所示。
默認(rèn)的子類(lèi)層級(jí)關(guān)系圖看不清，這里，可以通過(guò)IDEA右鍵Callable接口，選擇“Layout”來(lái)指定Callable接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)圖的不同結(jié)構(gòu)，如下所示。
這里，可以選擇“Organic Layout”選項(xiàng)，選擇后的Callable接口的子類(lèi)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。
在實(shí)現(xiàn)Callable接口的子類(lèi)中，有幾個(gè)比較重要的類(lèi)，如下圖所示。
分別是：Executors類(lèi)中的靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)：PrivilegedCallable、PrivilegedCallableUsingCurrentClassLoader、RunnableAdapter和Task類(lèi)下的TaskCallable。
2.實(shí)現(xiàn)Callable接口的重要類(lèi)分析
接下來(lái)，分析的類(lèi)主要有：PrivilegedCallable、PrivilegedCallableUsingCurrentClassLoader、RunnableAdapter和Task類(lèi)下的TaskCallable。雖然這些類(lèi)在實(shí)際工作中很少被直接用到，但是作為一名合格的開(kāi)發(fā)工程師，設(shè)置是禿頂?shù)馁Y深專家來(lái)說(shuō)，了解并掌握這些類(lèi)的實(shí)現(xiàn)有助你進(jìn)一步理解Callable接口，并提高專業(yè)技能(頭發(fā)再掉一批，哇哈哈哈。。。)。
PrivilegedCallable
PrivilegedCallable類(lèi)是Callable接口的一個(gè)特殊實(shí)現(xiàn)類(lèi)，它表明Callable對(duì)象有某種特權(quán)來(lái)訪問(wèn)系統(tǒng)的某種資源，PrivilegedCallable類(lèi)的源代碼如下所示。
「高并發(fā)」深入解析Callable接口
原創(chuàng)2022-02-16 09:45·冰河001
大家好，我是冰河~~
本文純干貨，從源碼角度深入解析Callable接口，希望大家踏下心來(lái)，打開(kāi)你的IDE，跟著文章看源碼，相信你一定收獲不小。
1.Callable接口介紹
Callable接口是JDK1.5新增的泛型接口，在JDK1.8中，被聲明為函數(shù)式接口，如下所示。
@FunctionalInterface
public interface Callable{
V call() throws Exception;
}
在JDK 1.8中只聲明有一個(gè)方法的接口為函數(shù)式接口，函數(shù)式接口可以使用@FunctionalInterface注解修飾，也可以不使用@FunctionalInterface注解修飾。只要一個(gè)接口中只包含有一個(gè)方法，那么，這個(gè)接口就是函數(shù)式接口。
在JDK中，實(shí)現(xiàn)Callable接口的子類(lèi)如下圖所示。
「高并發(fā)」深入解析Callable接口
默認(rèn)的子類(lèi)層級(jí)關(guān)系圖看不清，這里，可以通過(guò)IDEA右鍵Callable接口，選擇“Layout”來(lái)指定Callable接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)圖的不同結(jié)構(gòu)，如下所示。
「高并發(fā)」深入解析Callable接口
這里，可以選擇“Organic Layout”選項(xiàng)，選擇后的Callable接口的子類(lèi)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。
「高并發(fā)」深入解析Callable接口
在實(shí)現(xiàn)Callable接口的子類(lèi)中，有幾個(gè)比較重要的類(lèi)，如下圖所示。
「高并發(fā)」深入解析Callable接口
分別是：Executors類(lèi)中的靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)：PrivilegedCallable、PrivilegedCallableUsingCurrentClassLoader、RunnableAdapter和Task類(lèi)下的TaskCallable。
2.實(shí)現(xiàn)Callable接口的重要類(lèi)分析
接下來(lái)，分析的類(lèi)主要有：PrivilegedCallable、PrivilegedCallableUsingCurrentClassLoader、RunnableAdapter和Task類(lèi)下的TaskCallable。雖然這些類(lèi)在實(shí)際工作中很少被直接用到，但是作為一名合格的開(kāi)發(fā)工程師，設(shè)置是禿頂?shù)馁Y深專家來(lái)說(shuō)，了解并掌握這些類(lèi)的實(shí)現(xiàn)有助你進(jìn)一步理解Callable接口，并提高專業(yè)技能（頭發(fā)再掉一批，哇哈哈哈。。。）。
PrivilegedCallable
PrivilegedCallable類(lèi)是Callable接口的一個(gè)特殊實(shí)現(xiàn)類(lèi)，它表明Callable對(duì)象有某種特權(quán)來(lái)訪問(wèn)系統(tǒng)的某種資源，PrivilegedCallable類(lèi)的源代碼如下所示。
/**
* A callable that runs under established access control settings
*/
static final class PrivilegedCallableimplements Callable {
private final Callabletask;
private final AccessControlContext acc;
PrivilegedCallable(Callabletask) {
this.task = task;
this.acc = AccessController.getContext();
}
public T call() throws Exception {
try {
return AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedExceptionAction() {
public T run() throws Exception {
return task.call();
}
}, acc);
} catch (PrivilegedActionException e) {
throw e.getException();
}
}
}
從PrivilegedCallable類(lèi)的源代碼來(lái)看，可以將PrivilegedCallable看成是對(duì)Callable接口的封裝，并且這個(gè)類(lèi)也繼承了Callable接口。
在PrivilegedCallable類(lèi)中有兩個(gè)成員變量，分別是Callable接口的實(shí)例對(duì)象和AccessControlContext類(lèi)的實(shí)例對(duì)象，如下所示。
private final Callabletask;
private final AccessControlContext acc;
其中，AccessControlContext類(lèi)可以理解為一個(gè)具有系統(tǒng)資源訪問(wèn)決策的上下文類(lèi)，通過(guò)這個(gè)類(lèi)可以訪問(wèn)系統(tǒng)的特定資源。通過(guò)類(lèi)的構(gòu)造方法可以看出，在實(shí)例化AccessControlContext類(lèi)的對(duì)象時(shí)，只需要傳遞Callable接口子類(lèi)的對(duì)象即可，如下所示。
PrivilegedCallable(Callabletask) {
this.task = task;
this.acc = AccessController.getContext();
}
AccessControlContext類(lèi)的對(duì)象是通過(guò)AccessController類(lèi)的getContext()方法獲取的，這里，查看AccessController類(lèi)的getContext()方法，如下所示。
public static AccessControlContext getContext(){
AccessControlContext acc = getStackAccessControlContext();
if (acc == null) {
return new AccessControlContext(null, true);
} else {
return acc.optimize();
}
}
通過(guò)AccessController的getContext()方法可以看出，首先通過(guò)getStackAccessControlContext()方法來(lái)獲取AccessControlContext對(duì)象實(shí)例。如果獲取的AccessControlContext對(duì)象實(shí)例為空，則通過(guò)調(diào)用AccessControlContext類(lèi)的構(gòu)造方法實(shí)例化，否則，調(diào)用AccessControlContext對(duì)象實(shí)例的optimize()方法返回AccessControlContext對(duì)象實(shí)例。
這里，我們先看下getStackAccessControlContext()方法是個(gè)什么鬼。
private static native AccessControlContext getStackAccessControlContext();
原來(lái)是個(gè)本地方法，方法的字面意思就是獲取能夠訪問(wèn)系統(tǒng)棧的決策上下文對(duì)象。
接下來(lái)，我們回到PrivilegedCallable類(lèi)的call()方法，如下所示。
public T call() throws Exception {
try {
return AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedExceptionAction() {
public T run() throws Exception {
return task.call();
}
}, acc);
} catch (PrivilegedActionException e) {
throw e.getException();
}
}
通過(guò)調(diào)用AccessController.doPrivileged()方法，傳遞PrivilegedExceptionAction。接口對(duì)象和AccessControlContext對(duì)象，并最終返回泛型的實(shí)例對(duì)象。
首先，看下AccessController.doPrivileged()方法，如下所示。
@CallerSensitive
public static nativeT
doPrivileged(PrivilegedExceptionActionaction,
AccessControlContext context)
throws PrivilegedActionException;
可以看到，又是一個(gè)本地方法。也就是說(shuō)，最終的執(zhí)行情況是將PrivilegedExceptionAction接口對(duì)象和AccessControlContext對(duì)象實(shí)例傳遞給這個(gè)本地方法執(zhí)行。并且在PrivilegedExceptionAction接口對(duì)象的run()方法中調(diào)用Callable接口的call()方法來(lái)執(zhí)行最終的業(yè)務(wù)邏輯，并且返回泛型對(duì)象。
- PrivilegedCallableUsingCurrentClassLoader
此類(lèi)表示為在已經(jīng)建立的特定訪問(wèn)控制和當(dāng)前的類(lèi)加載器下運(yùn)行的Callable類(lèi)，源代碼如下所示。
/**
* A callable that runs under established access control settings and
* current ClassLoader
*/
static final class PrivilegedCallableUsingCurrentClassLoaderimplements Callable {
private final Callabletask;
private final AccessControlContext acc;
private final ClassLoader ccl;
PrivilegedCallableUsingCurrentClassLoader(Callabletask) {
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
sm.checkPermission(new RuntimePermission("setContextClassLoader"));
}
this.task = task;
this.acc = AccessController.getContext();
this.ccl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
}
public T call() throws Exception {
try {
return AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedExceptionAction() {
public T run() throws Exception {
Thread t = Thread.currentThread();
ClassLoader cl = t.getContextClassLoader();
if (ccl == cl) {
return task.call();
} else {
t.setContextClassLoader(ccl);
try {
return task.call();
} finally {
t.setContextClassLoader(cl);
}
}
}
}, acc);
} catch (PrivilegedActionException e) {
throw e.getException();
}
}
}
這個(gè)類(lèi)理解起來(lái)比較簡(jiǎn)單，首先，在類(lèi)中定義了三個(gè)成員變量，如下所示。
private final Callabletask;
private final AccessControlContext acc;
private final ClassLoader ccl;
接下來(lái)，通過(guò)構(gòu)造方法注入Callable對(duì)象，在構(gòu)造方法中，首先獲取系統(tǒng)安全管理器對(duì)象實(shí)例，通過(guò)系統(tǒng)安全管理器對(duì)象實(shí)例檢查是否具有獲取ClassLoader和設(shè)置ContextClassLoader的權(quán)限。并在構(gòu)造方法中為三個(gè)成員變量賦值，如下所示。
PrivilegedCallableUsingCurrentClassLoader(Callabletask) {
SecurityManager sm = System.getSecurityManager();
if (sm != null) {
sm.checkPermission(SecurityConstants.GET_CLASSLOADER_PERMISSION);
sm.checkPermission(new RuntimePermission("setContextClassLoader"));
}
this.task = task;
this.acc = AccessController.getContext();
this.ccl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
}
接下來(lái)，通過(guò)調(diào)用call()方法來(lái)執(zhí)行具體的業(yè)務(wù)邏輯，如下圖所示。
public T call() throws Exception {
try {
return AccessController.doPrivileged(
new PrivilegedExceptionAction() {
public T run() throws Exception {
Thread t = Thread.currentThread();
ClassLoader cl = t.getContextClassLoader();
if (ccl == cl) {
return task.call();
} else {
t.setContextClassLoader(ccl);
try {
return task.call();
} finally {
t.setContextClassLoader(cl);
}
}
}
}, acc);
} catch (PrivilegedActionException e) {
throw e.getException();
}
}
在call()方法中同樣是通過(guò)調(diào)用AccessController類(lèi)的本地方法doPrivileged，傳遞PrivilegedExceptionAction接口的實(shí)例對(duì)象和AccessControlContext類(lèi)的對(duì)象實(shí)例。
具體執(zhí)行邏輯為：在PrivilegedExceptionAction對(duì)象的run()方法中獲取當(dāng)前線程的ContextClassLoader對(duì)象，如果在構(gòu)造方法中獲取的ClassLoader對(duì)象與此處的ContextClassLoader對(duì)象是同一個(gè)對(duì)象(不止對(duì)象實(shí)例相同，而且內(nèi)存地址也相同)，則直接調(diào)用Callable對(duì)象的call()方法返回結(jié)果。否則，將PrivilegedExceptionAction對(duì)象的run()方法中的當(dāng)前線程的ContextClassLoader設(shè)置為在構(gòu)造方法中獲取的類(lèi)加載器對(duì)象，接下來(lái)，再調(diào)用Callable對(duì)象的call()方法返回結(jié)果。最終將當(dāng)前線程的ContextClassLoader重置為之前的ContextClassLoader。
- RunnableAdapter
RunnableAdapter類(lèi)比較簡(jiǎn)單，給定運(yùn)行的任務(wù)和結(jié)果，運(yùn)行給定的任務(wù)并返回給定的結(jié)果，源代碼如下所示。
/**
* A callable that runs given task and returns given result
*/
static final class RunnableAdapterimplements Callable {
final Runnable task;
final T result;
RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
this.task = task;
this.result = result;
}
public T call() {
task.run();
return result;
}
}
- TaskCallable
TaskCallable類(lèi)是javafx.concurrent.Task類(lèi)的靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，TaskCallable類(lèi)主要是實(shí)現(xiàn)了Callable接口并且被定義為FutureTask的類(lèi)，并且在這個(gè)類(lèi)中允許我們攔截call()方法來(lái)更新task任務(wù)的狀態(tài)。源代碼如下所示。
private static final class TaskCallableimplements Callable {
private Tasktask;
private TaskCallable() { }
@Override
public V call() throws Exception {
task.started = true;
task.runLater(() -> {
task.setState(State.SCHEDULED);
task.setState(State.RUNNING);
});
try {
final V result = task.call();
if (!task.isCancelled()) {
task.runLater(() -> {
task.updateValue(result);
task.setState(State.SUCCEEDED);
});
return result;
} else {
return null;
}
} catch (final Throwable th) {
task.runLater(() -> {
task._setException(th);
task.setState(State.FAILED);
});
if (th instanceof Exception) {
throw (Exception) th;
} else {
throw new Exception(th);
}
}
}
}
從TaskCallable類(lèi)的源代碼可以看出，只定義了一個(gè)Task類(lèi)型的成員變量。下面主要分析TaskCallable類(lèi)的call()方法。
當(dāng)程序的執(zhí)行進(jìn)入到call()方法時(shí)，首先將task對(duì)象的started屬性設(shè)置為true，表示任務(wù)已經(jīng)開(kāi)始，并且將任務(wù)的狀態(tài)依次設(shè)置為State.SCHEDULED和State.RUNNING，依次觸發(fā)任務(wù)的調(diào)度事件和運(yùn)行事件。如下所示。
task.started = true;
task.runLater(() -> {
task.setState(State.SCHEDULED);
task.setState(State.RUNNING);
});
接下來(lái)，在try代碼塊中執(zhí)行Task對(duì)象的call()方法，返回泛型對(duì)象。如果任務(wù)沒(méi)有被取消，則更新任務(wù)的緩存，將調(diào)用call()方法返回的泛型對(duì)象綁定到Task對(duì)象中的ObjectProperty對(duì)象中，其中，ObjectProperty在Task類(lèi)中的定義如下。
private final ObjectPropertyvalue = new SimpleObjectProperty<>(this, "value");
接下來(lái)，將任務(wù)的狀態(tài)設(shè)置為成功狀態(tài)。如下所示。
try {
final V result = task.call();
if (!task.isCancelled()) {
task.runLater(() -> {
task.updateValue(result);
task.setState(State.SUCCEEDED);
});
return result;
} else {
return null;
}
}
如果程序拋出了異常或者錯(cuò)誤，會(huì)進(jìn)入catch()代碼塊，設(shè)置Task對(duì)象的Exception信息并將狀態(tài)設(shè)置為State.FAILED，也就是將任務(wù)標(biāo)記為失敗。接下來(lái)，判斷異?；蝈e(cuò)誤的類(lèi)型，如果是Exception類(lèi)型的異常，則直接強(qiáng)轉(zhuǎn)為Exception類(lèi)型的異常并拋出。否則，將異?；蛘咤e(cuò)誤封裝為Exception對(duì)象并拋出，如下所示。
catch (final Throwable th) {
task.runLater(() -> {
task._setException(th);
task.setState(State.FAILED);
});
if (th instanceof Exception) {
throw (Exception) th;
} else {
throw new Exception(th);
}
}
記?。耗惚葎e人強(qiáng)的地方，不是你做過(guò)多少年的CRUD工作，而是你比別人掌握了更多深入的技能。不要總停留在CRUD的表面工作，理解并掌握底層原理并熟悉源碼實(shí)現(xiàn)，并形成自己的抽象思維能力，做到靈活運(yùn)用，才是你突破瓶頸，脫穎而出的重要方向!
最后，作為一名合格(發(fā)際線比較高)的開(kāi)發(fā)人員或者資深(禿頂)的工程師和架構(gòu)師來(lái)說(shuō)，理解原理和掌握源碼，并形成自己的抽象思維能力，靈活運(yùn)用是你必須掌握的技能。
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