public interface Runnable { public abstract void run();}Student implements RunnableThread xiaoming = new Thread(new Student());xiaoming.start();
我們知道Runnable是一個(gè)接口,它用來承載的是具體的任務(wù),交給Thread執(zhí)行。
有這樣一個(gè)場景:主線程執(zhí)行一個(gè)任務(wù)(理解為調(diào)用一個(gè)方法)需要獲取這個(gè)任務(wù)的返回值,然后再去執(zhí)行另一個(gè)任務(wù)獲取返回值,最后將兩個(gè)返回值做其他處理,一般情況下耗時(shí)為兩個(gè)任務(wù)的耗時(shí)和,如果想提高性能,可以用異步的方式,可以將任務(wù)一包裝為Runnable,交給子線程執(zhí)行,主線程執(zhí)行第二個(gè)任務(wù),這樣就節(jié)省了一部分耗時(shí),但是Runnable不支持返回值,所以行不通,而FutureTask就是解決這個(gè)問題的。
FutureTask的類圖如下:
看圖可以知道兩個(gè)事:
所以說FutureTask就是一個(gè)實(shí)現(xiàn)了一套獲取返回值機(jī)制的任務(wù)體,請(qǐng)注意它依然是任務(wù)體,自身不能執(zhí)行任務(wù),依然需要借助Thread執(zhí)行。
Callable<Integer> callableTask = () -> { // 一些耗時(shí)的計(jì)算 return 42;};FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callableTask);Thread thread = new Thread(futureTask);thread.start();try { Integer result = futureTask.get(); // 阻塞直到任務(wù)完成并返回結(jié)果 System.out.println("任務(wù)結(jié)果:" + result);} catch (InterruptedException | ExecutionException e) { e.printStackTrace();}
上面就是使用案例,看起來寫法比較復(fù)雜,其實(shí)一旦理解就不復(fù)雜了,首先我們上面說了FutureTask實(shí)現(xiàn)了Runnable,所以它是任務(wù)體,任務(wù)體需要依賴Thread執(zhí)行,所以這里FutureTask和Runnable的寫法一樣都是作為Thread的入?yún)ⅰ?span style="display:none">Lbl28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com
代碼中可以看到還有一個(gè)Callable類,這個(gè)其實(shí)也是任務(wù)體,它的源碼如下:
public interface Callable<V> { V call() throws Exception;}
它是一個(gè)有返回值的任務(wù)體,但是它和Runnable不同,Runnable是和Thread綁定的官方任務(wù)體,而Callable只是為達(dá)到實(shí)現(xiàn)獲取任務(wù)返回值而衍生出來的一個(gè)任務(wù)體,它主要作為FutureTask類中的一個(gè)成員屬性,充當(dāng)真正被執(zhí)行的任務(wù)體。
先看下FutureTask主要的屬性和構(gòu)造方法:
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> { private volatile int state; //等待執(zhí)行狀態(tài) 初始狀態(tài) private static final int NEW = 0; //執(zhí)行完畢狀態(tài),但是結(jié)果還沒有填充到outcome private static final int COMPLETING = 1; //返回值填充outcome 正常結(jié)束任務(wù)狀態(tài) private static final int NORMAL = 2; //因異常而結(jié)束 private static final int EXCEPTIONAL = 3; //任務(wù)還未執(zhí)行之前就調(diào)用了cancel(true)方法 private static final int CANCELLED = 4; //中斷的中間狀態(tài) private static final int INTERRUPTING = 5; //中斷的狀態(tài) private static final int INTERRUPTED = 6; private Callable<V> callable; private Object outcome; private volatile Thread runner; private volatile WaitNode waiters; static final class WaitNode { volatile Thread thread; volatile WaitNode next; WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); } } protected void done() { } public FutureTask(Callable<V> callable) { if (callable == null) throw new NullPointerException(); this.callable = callable; this.state = NEW; } public FutureTask(Runnable runnable, V result) { this.callable = Executors.callable(runnable, result); this.state = NEW; }
public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) { if (task == null) throw new NullPointerException(); return new RunnableAdapter<T>(task, result); } static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> { final Runnable task; final T result; RunnableAdapter(Runnable task, T result) { this.task = task; this.result = result; } public T call() { task.run(); return result; } }
構(gòu)造方法二中調(diào)用了Executors.callable()方法,這個(gè)方法就是將Runnable和result值封裝為RunnableAdapter對(duì)象,RunnableAdapter實(shí)現(xiàn)了Callable,所以它也是一個(gè)Callable對(duì)象,所以可以賦值給成員變量callable.
接下來按照應(yīng)用案例中的步驟跟一下源碼,構(gòu)造方法我們看了,接下來就是啟動(dòng)線程,啟動(dòng)線程就會(huì)調(diào)用任務(wù)體的run方法,我們從run方法開始跟進(jìn)源碼。
public void run() { if (state != NEW || !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset, null, Thread.currentThread())) return; try { Callable<V> c = callable; if (c != null && state == NEW) { V result; boolean ran; try { result = c.call(); ran = true; } catch (Throwable ex) { result = null; ran = false; setException(ex); } if (ran) set(result); } } finally { int s = state; if (s >= INTERRUPTING) handlePossibleCancellationInterrupt(s); } }
protected void set(V v) { if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) { outcome = v; UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state finishCompletion(); } }
private void finishCompletion() { for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) { if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) { for (;;) { Thread t = q.thread; if (t != null) { q.thread = null; LockSupport.unpark(t); } WaitNode next = q.next; if (next == null) break; q.next = null; q = next; } break; } } done(); callable = null; }
這個(gè)方法其實(shí)就是喚醒正在等待結(jié)果的線程,可能有多個(gè)線程在等待任務(wù)返回值,等待的線程都會(huì)被封裝為一個(gè)WaitNode節(jié)點(diǎn),多個(gè)節(jié)點(diǎn)以單向鏈表結(jié)構(gòu)連接在一起,這個(gè)方法是從鏈表的頭節(jié)點(diǎn)一個(gè)一個(gè)喚醒。
將所有的等待線程喚醒后,最后執(zhí)行done方法,done方法在FutureTask沒有被實(shí)現(xiàn),所以也就相當(dāng)于什么都不做,那么done存在的意義是什么呢?它存在的意義在于在任務(wù)處理的完畢后線程結(jié)束前做一些事情,是留給子類擴(kuò)展用的。
當(dāng)前線程是等待任務(wù)結(jié)果的線程不同于上面執(zhí)行任務(wù)的線程:
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException { int s = state; if (s <= COMPLETING) s = awaitDone(false, 0L); return report(s); }
如果此時(shí)狀態(tài)是返回值填充完畢狀態(tài),那就進(jìn)入report方法直接返回值即可,如果此時(shí)狀態(tài)不是返回值填充完畢狀態(tài),就要進(jìn)入awaitDone方法進(jìn)行阻塞等待操作。
private int awaitDone(boolean timed, long nanos) throws InterruptedException { final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L; WaitNode q = null; boolean queued = false; for (;;) { if (Thread.interrupted()) { removeWaiter(q); throw new InterruptedException(); } int s = state; if (s > COMPLETING) { if (q != null) q.thread = null; return s; } else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet Thread.yield(); else if (q == null) q = new WaitNode(); else if (!queued) queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q.next = waiters, q); else if (timed) { nanos = deadline - System.nanoTime(); if (nanos <= 0L) { removeWaiter(q); return state; } LockSupport.parkNanos(this, nanos); } else LockSupport.park(this); } }
awaitDone方法是支持阻塞指定時(shí)長的。如果沒有傳入阻塞時(shí)長就是永久阻塞。
先計(jì)算等待時(shí)長,結(jié)果要么是需要等待一定時(shí)長,要么是永久等待。
進(jìn)入循環(huán)進(jìn)行一些力的判斷處理。
判斷中斷,如果是被中斷直接出隊(duì)并拋異常(外面可以通過捕獲異常讓下城跳出循環(huán))。可見阻塞等待是可以被中斷的。
如果此時(shí)狀態(tài)是大于等于返回值填充完畢狀態(tài)直接返回此狀態(tài)。
如果此時(shí)狀態(tài)為執(zhí)行完畢狀態(tài),但是還沒有到達(dá)返回值填充完畢狀態(tài),那就讓出cpu稍微等待一下,因?yàn)檫@兩個(gè)狀態(tài)的間隔很短。
如果上面的判斷都不滿足,那就為當(dāng)前線程綁定WaitNode節(jié)點(diǎn)。
如果綁定的WaitNode節(jié)點(diǎn)還沒有入隊(duì),那就通過cas方式入隊(duì),就是替換頭節(jié)點(diǎn),也就是后進(jìn)來的為頭節(jié)點(diǎn)。
如果指定了阻塞時(shí)間,此時(shí)要判斷是否超時(shí),如果超時(shí)就直接返回狀態(tài),如果沒有超時(shí),計(jì)算出所剩的時(shí)間,然后利用LockSupport.parkNanos阻塞。
如果上面都不滿足就利用LockSupport.park進(jìn)入永久阻塞。
上面就是FutureTask主要的源碼分析,其原理比較簡單,如果是run方法中提供返回值的支持,還有一個(gè)方法runAndReset,它提供了任務(wù)循環(huán)執(zhí)行的支持。
protected boolean runAndReset() { if (state != NEW || !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset, null, Thread.currentThread())) return false; boolean ran = false; int s = state; try { Callable<V> c = callable; if (c != null && s == NEW) { try { c.call(); // don't set result ran = true; } catch (Throwable ex) { setException(ex); } } } finally { s = state; if (s >= INTERRUPTING) handlePossibleCancellationInterrupt(s); } return ran && s == NEW; }
這個(gè)代碼很簡單,如果狀態(tài)為待執(zhí)行,就會(huì)執(zhí)行任務(wù),不關(guān)心返回值,任務(wù)執(zhí)行完不會(huì)更新狀態(tài),使得狀態(tài)一直處于待執(zhí)行狀態(tài),如果runAndReset方法被再次調(diào)用依然會(huì)再一次執(zhí)行任務(wù)。ScheduledThreadPoolExecutor就利用了這個(gè)方法實(shí)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)處理。
上面說了FutureTask實(shí)現(xiàn)了Future接口,F(xiàn)uture接口提供了對(duì)任務(wù)處理的能力
//獲取任務(wù)結(jié)果 如果任務(wù)沒有處理完就阻塞等待timeout時(shí)間V get(long timeout, TimeUnit unit);//獲取任務(wù)結(jié)果 如果任務(wù)沒有處理完就永久阻塞等待V get(); //任務(wù)執(zhí)行完畢后執(zhí)行的方法,用于子類擴(kuò)展用boolean isDone();//任務(wù)是否被取消 true為已取消boolean isCancelled();//取消任務(wù)boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
cancel為取消任務(wù),它有一個(gè)boolean類型的參數(shù),true表示需要中斷線程并且將狀態(tài)改為INTERRUPTING,false表示只改狀態(tài)為CANCELLED。
cancel方法的邏輯如下:
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