FutureTask是什么

public interface Runnable {    public abstract void run();}Student implements RunnableThread xiaoming = new Thread(new Student());xiaoming.start();

我們知道Runnable是一個接口，它用來承載的是具體的任務，交給Thread執(zhí)行。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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有這樣一個場景：主線程執(zhí)行一個任務（理解為調(diào)用一個方法）需要獲取這個任務的返回值，然后再去執(zhí)行另一個任務獲取返回值，最后將兩個返回值做其他處理，一般情況下耗時為兩個任務的耗時和，如果想提高性能，可以用異步的方式，可以將任務一包裝為Runnable，交給子線程執(zhí)行，主線程執(zhí)行第二個任務，這樣就節(jié)省了一部分耗時，但是Runnable不支持返回值，所以行不通，而FutureTask就是解決這個問題的。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

FutureTask的類圖如下：AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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看圖可以知道兩個事：AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

• 實現(xiàn)了Runnable接口，所以FutureTask也是一個可以承載任務的任務類。
• 實現(xiàn)了Future接口，F(xiàn)uture接口提供了任務操作和獲取返回值等方法，利用Future接口可以獲取任務執(zhí)行狀態(tài)，取消任務，獲取任務返回值等。

所以說FutureTask就是一個實現(xiàn)了一套獲取返回值機制的任務體，請注意它依然是任務體，自身不能執(zhí)行任務，依然需要借助Thread執(zhí)行。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

FutureTask應用例子

Callable<Integer> callableTask = () -> {    // 一些耗時的計算    return 42;};FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callableTask);Thread thread = new Thread(futureTask);thread.start();try {    Integer result = futureTask.get(); // 阻塞直到任務完成并返回結果    System.out.println("任務結果：" + result);} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {    e.printStackTrace();}

上面就是使用案例，看起來寫法比較復雜，其實一旦理解就不復雜了，首先我們上面說了FutureTask實現(xiàn)了Runnable，所以它是任務體，任務體需要依賴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">AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

代碼中可以看到還有一個Callable類，這個其實也是任務體，它的源碼如下：AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

public interface Callable<V> {    V call() throws Exception;}

它是一個有返回值的任務體，但是它和Runnable不同，Runnable是和Thread綁定的官方任務體，而Callable只是為達到實現(xiàn)獲取任務返回值而衍生出來的一個任務體，它主要作為FutureTask類中的一個成員屬性，充當真正被執(zhí)行的任務體。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

FutureTask源碼分析

先看下FutureTask主要的屬性和構造方法：AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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)，但是結果還沒有填充到outcome    private static final int COMPLETING   = 1;    //返回值填充outcome 正常結束任務狀態(tài)    private static final int NORMAL       = 2;    //因異常而結束    private static final int EXCEPTIONAL  = 3;    //任務還未執(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;           }

• state是狀態(tài)，沒到一個階段都是不同的狀態(tài)。
• outcome是存放返回值的，當任務執(zhí)行完返回的值會賦值給outcome
• callable是真正的任務體，run方法在運行的時候?qū)嶋H上是運行callable對象的call方法。
• waiters是線程阻塞等待結果的時候存放的隊列，它的類型是WaitNode，WaitNode里面有一個next屬性，可見它是一個單向鏈表結構。
• runner是當前正在執(zhí)行任務的線程
• done方法在FutureTask里面沒有具體實現(xiàn)，它是任務處理完的一個后置方法，是留給子類用的。
• 構造方法一是接收一個Callable對象賦值給成員變量callable。- 構造方法二是接收一個Runnable對象和一個result值，同樣是賦值給callable變量。

構造方法一很容易理解，構造方法二則是接收一個Runnable任務體，但是Runnable沒有返回值，所以再接收一個result值作為默認的返回值，也就是無論任務體的任務執(zhí)行的結果是什么，都以result值作為固定的返回值。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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;        }    }

構造方法二中調(diào)用了Executors.callable()方法，這個方法就是將Runnable和result值封裝為RunnableAdapter對象，RunnableAdapter實現(xiàn)了Callable，所以它也是一個Callable對象，所以可以賦值給成員變量callable.AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

接下來按照應用案例中的步驟跟一下源碼，構造方法我們看了，接下來就是啟動線程，啟動線程就會調(diào)用任務體的run方法，我們從run方法開始跟進源碼。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

run方法源碼分析

 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);        }    }

1. 判斷狀態(tài)，只有當前狀態(tài)為待執(zhí)行狀態(tài)，并且能利用cas將當前線程成功賦值給runner，進入下一步。
2. 如果成員變量callable不為空，執(zhí)行任務體callable的call方法并得到返回值result。
3. 調(diào)用set(result)方法。

 protected void set(V v) {        if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {            outcome = v;            UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state            finishCompletion();        }    }

4. 將狀態(tài)由NEW（待執(zhí)行狀態(tài)）改為COMPLETING(執(zhí)行完成狀態(tài))。
5. 將返回值result賦值給成員變量outcome。
6. 將狀態(tài)由改為COMPLETING（執(zhí)行完成狀態(tài)）NORMAL(返回值填充完畢狀態(tài))
7. 調(diào)用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;           }

8. 這個方法其實就是喚醒正在等待結果的線程，可能有多個線程在等待任務返回值，等待的線程都會被封裝為一個WaitNode節(jié)點，多個節(jié)點以單向鏈表結構連接在一起，這個方法是從鏈表的頭節(jié)點一個一個喚醒。

將所有的等待線程喚醒后，最后執(zhí)行done方法，done方法在FutureTask沒有被實現(xiàn)，所以也就相當于什么都不做，那么done存在的意義是什么呢？它存在的意義在于在任務處理的完畢后線程結束前做一些事情，是留給子類擴展用的。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

再看futureTask.get()的源碼分析

當前線程是等待任務結果的線程不同于上面執(zhí)行任務的線程：AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

 public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {        int s = state;        if (s <= COMPLETING)            s = awaitDone(false, 0L);        return report(s);    }

1. 如果此時狀態(tài)是返回值填充完畢狀態(tài)，那就進入report方法直接返回值即可，如果此時狀態(tài)不是返回值填充完畢狀態(tài)，就要進入awaitDone方法進行阻塞等待操作。awaitDone方法是支持阻塞指定時長的。如果沒有傳入阻塞時長就是永久阻塞。

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);        }    }

2. 先計算等待時長，結果要么是需要等待一定時長，要么是永久等待。
3. 進入循環(huán)進行一些力的判斷處理。
4. 判斷中斷，如果是被中斷直接出隊并拋異常（外面可以通過捕獲異常讓下城跳出循環(huán)）?？梢娮枞却强梢员恢袛嗟?。
5. 如果此時狀態(tài)是大于等于返回值填充完畢狀態(tài)直接返回此狀態(tài)。
6. 如果此時狀態(tài)為執(zhí)行完畢狀態(tài)，但是還沒有到達返回值填充完畢狀態(tài)，那就讓出cpu稍微等待一下，因為這兩個狀態(tài)的間隔很短。
7. 如果上面的判斷都不滿足，那就為當前線程綁定WaitNode節(jié)點。
8. 如果綁定的WaitNode節(jié)點還沒有入隊，那就通過cas方式入隊，就是替換頭節(jié)點，也就是后進來的為頭節(jié)點。
9. 如果指定了阻塞時間，此時要判斷是否超時，如果超時就直接返回狀態(tài)，如果沒有超時，計算出所剩的時間，然后利用LockSupport.parkNanos阻塞。
10. 如果上面都不滿足就利用LockSupport.park進入永久阻塞。

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，還有一個方法runAndReset，它提供了任務循環(huán)執(zhí)行的支持。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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;    }

這個代碼很簡單，如果狀態(tài)為待執(zhí)行，就會執(zhí)行任務，不關心返回值，任務執(zhí)行完不會更新狀態(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)用依然會再一次執(zhí)行任務。ScheduledThreadPoolExecutor就利用了這個方法實現(xiàn)定時任務處理。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

其他方法支持

上面說了FutureTask實現(xiàn)了Future接口，F(xiàn)uture接口提供了對任務處理的能力AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

//獲取任務結果 如果任務沒有處理完就阻塞等待timeout時間V get(long timeout, TimeUnit unit);//獲取任務結果 如果任務沒有處理完就永久阻塞等待V get(); //任務執(zhí)行完畢后執(zhí)行的方法，用于子類擴展用boolean isDone();//任務是否被取消 true為已取消boolean isCancelled();//取消任務boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

cancel為取消任務，它有一個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。AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

cancel方法的邏輯如下：AE428資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

1. 只有處于待執(zhí)行狀態(tài)的任務才會被取消
2. 傳參為false，狀態(tài)由NEW改為CANCELLED
3. 傳參為true，狀態(tài)由NEW改為INTERRUPTING
4. 同時如果傳參是true,則調(diào)用負責執(zhí)行任務的那個線程的interrupt方法進行中斷操作，最后將狀態(tài)由INTERRUPTING改為INTERRUPTED
5. 喚醒所有正在等待任務結果的線程。
6. 最后執(zhí)行done方法。

本文鏈接：http://www.www897cc.com/showinfo-26-14733-0.html并發(fā)編程：你真的了解FutureTask嗎？

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