Java并发——深入理解Executor框架FutureTask类

本文主要是介绍Java并发——深入理解Executor框架FutureTask类，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、什么是Future和FutureTask

一直以来都对FutureTask这个“Future”不理解，为什么叫做“未来的任务呢”？这个“Future”体现在哪里呢？现在终于明白，FutureTask的Future就源自于它的异步工作机制，如果我们在主线程中直接写一个函数来执行任务，这是同步的任务，也就是说必须要等这个函数返回以后我们才能继续做接下的事情，但是如果这个函数返回的结果对接下来的任务并没有意义，那么我们等在这里是很浪费时间的，而FutureTask就提供了这么一个异步的返回结果的机制，当执行一个FutureTask的时候，我们可以接着做别的任务，在将来的某个时间，FutureTask任务完成后会返回FutureTask对象来包装返回的结果，只要调用这个对象的get（）方法即可获取返回值。

当然多线程中继承ThreadPoolExecutor和实现Runnable也可以实现异步工作机制，可是他们没有返回值。这时可以使用FutureTask包装Runnable或者Callable对象，再使用FutureTask来执行任务。

Future接口和其唯一的实现类FutureTask类一般用于表示异步计算的结果。Future接口下提供方法来检查计算是否完成，等待其完成，并检索计算结果。结果只能在计算完成后使用方法get进行检索，如有必要，阻塞，直到准备就绪。取消由cancel方法执行，isCancelled方法用于检测计算是否被取消，isDone方法用于检测计算是否完成。提供其他方法来确定任务是否正常完成或被取消。

二、FutureTask的使用

根据FutureTask被执行的进度，FutureTask对象可以处于一下3种状态：

未启动：创建了一个FutureTask对象但没有执行futureTask.run()；

已启动：futureTask.run()方法被执行的过程中；

已完成：futureTask.run()正常执行结束，或者futureTask被取消（futureTask.cancel()），或者执行futureTask.run()时抛出异常而异常结束；

1、FutureTask的启动：

FutureTask实现了Future接口和Runnable接口，因此FutureTask对象的执行有两种方式：

（1）交给线程池的Execute或submit方法执行；

import java.util.concurrent.*;
import static java.util.concurrent.TimeUnit.MILLISECONDS;class test{public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ThreadPoolExecutor tpe = new ThreadPoolExecutor(5, 10,100, MILLISECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(5));//用FutureTask包装Runnable或者Callable对象FutureTask<String> future = new FutureTask<String>(new Callable<String>() {@Overridepublic String call() {try{String a = "return String";return a;}catch(Exception e){e.printStackTrace();return "exception";}}});//交给线程池的Execute或submit方法执行tpe.submit(future);try{System.out.println(future.get());}catch(Exception e){e.printStackTrace();}finally{tpe.shutdown();}}
}

（2）由调用线程直接执行：在调用线程中执行futureTask.run（）方法；

把上述代码的 tpe.submit(future); 替换为 future.run();

2、FutureTask执行完后结果的获取：futureTask.get( )

（1）在已启动的状态调用futureTask.get( )或导致调用线程阻塞，知道FutureTask执行完毕，然后得到返回的FutureTask对象，调用futureTask.get( )获得任务返回值；

（2）在已完成状态调用futureTask.get( )，将导致调用线程立即返回（正常完成，得到FutureTask对象）或者抛出异常（被取消或者因异常而结束）；

3、futureTask被取消：futureTask.cancel( )

（1）在未启动状态调用futureTask.cancel( )会导致该任务永远不会再执行；

（2）在已启动状态：

调用futureTask.cancel(true )会以中断的方式尝试停止任务，如果该任务不响应中断则无法停止；
调用futureTask.cancel(false)将不会对正在执行的线程产生影响，也就是已启动的线程会让他执行完毕；

（3）在已完成状态调用futureTask.cancel( )则会返回false；

三、FutureTask的实现

FutureTask是一个基于AQS同步队列实现的一个自定义同步组件，通过对同步状态state的竞争实现acquire或者release操作。

FutureTask的内部类Sync实现了AQS接口，通过对tryAcquire等抽象方法的重写和模板方法的调用来实现内部类Sync的tryAcquireShared等方法，然后聚合Sync的方法来实现FutureTask的get，cancel等方法；

FutureTask的get方法最终会调用AQS.acquireSharedInterruptibly方法，这个方法操作成功的条件是同步状态为RAN或者CANCELLED，也就是说如果这个FutureTask有线程E正在执行，那么这个FutureTask的状态是RUN，因此AQS.acquireSharedInterruptibly方法调用失败，此时调用get方法的线程被阻塞，添加到等待队列中（如下图线程D，其中A，B，C是已经被阻塞添加到等待队列中的线程）。当前面执行FutureTask的线程E执行完毕，那么以原子方式更新同步状态state的值为RAN，并执行AQS.release方法，然后唤醒等待队列中的第一个节点中的线程A，此时线程A出队列获得同步状态，并原子设置state为RUN，当线程A执行完毕，把state原子更新为RUN，然后唤醒线程B，以此类推，因此一颗看出对于一个FutureTask，同一时间只有一个线程执行这个任务。