FutureTask是什么
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
Student implements Runnable
Thread xiaoming = new Thread(new Student());
xiaoming.start();
我们知道Runnable是一个接口,它用来承载的是具体的任务,交给Thread执行。
有这样一个场景:主线程执行一个任务(理解为调用一个方法)需要获取这个任务的返回值,然后再去执行另一个任务获取返回值,最后将两个返回值做其他处理,一般情况下耗时为两个任务的耗时和,如果想提高性能,可以用异步的方式,可以将任务一包装为Runnable,交给子线程执行,主线程执行第二个任务,这样就节省了一部分耗时,但是Runnable不支持返回值,所以行不通,而FutureTask就是解决这个问题的。
FutureTask的类图如下:
看图可以知道两个事:
- 实现了Runnable接口,所以FutureTask也是一个可以承载任务的任务类。
- 实现了Future接口,Future接口提供了任务操作和获取返回值等方法,利用Future接口可以获取任务执行状态,取消任务,获取任务返回值等。
所以说FutureTask就是一个实现了一套获取返回值机制的任务体,请注意它依然是任务体,自身不能执行任务,依然需要借助Thread执行。
FutureTask应用例子
Callable callableTask = () -> {
// 一些耗时的计算
return 42;
};
FutureTask futureTask = new FutureTask(callableTask);
Thread thread = new Thread(futureTask);
thread.start();
try {
Integer result = futureTask.get(); // 阻塞直到任务完成并返回结果
System.out.println("任务结果:" + result);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
上面就是使用案例,看起来写法比较复杂,其实一旦理解就不复杂了,首先我们上面说了FutureTask实现了Runnable,所以它是任务体,任务体需要依赖Thread执行,所以这里FutureTask和Runnable的写法一样都是作为Thread的入参。
代码中可以看到还有一个Callable类,这个其实也是任务体,它的源码如下:
public interface Callable {
V call() throws Exception;
}
它是一个有返回值的任务体,但是它和Runnable不同,Runnable是和Thread绑定的官方任务体,而Callable只是为达到实现获取任务返回值而衍生出来的一个任务体,它主要作为FutureTask类中的一个成员属性,充当真正被执行的任务体。
FutureTask源码分析
先看下FutureTask主要的属性和构造方法:
public class FutureTask implements RunnableFuture {
private volatile int state;
//等待执行状态 初始状态
private static final int NEW = 0;
//执行完毕状态,但是结果还没有填充到outcome
private static final int COMPLETING = 1;
//返回值填充outcome 正常结束任务状态
private static final int NORMAL = 2;
//因异常而结束
private static final int EXCEPTIONAL = 3;
//任务还未执行之前就调用了cancel(true)方法
private static final int CANCELLED = 4;
//中断的中间状态
private static final int INTERRUPTING = 5;
//中断的状态
private static final int INTERRUPTED = 6;
private Callable 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 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是状态,没到一个阶段都是不同的状态。
- outcome是存放返回值的,当任务执行完返回的值会赋值给outcome
- callable是真正的任务体,run方法在运行的时候实际上是运行callable对象的call方法。
- waiters是线程阻塞等待结果的时候存放的队列,它的类型是WaitNode,WaitNode里面有一个next属性,可见它是一个单向链表结构。
- runner是当前正在执行任务的线程
- done方法在FutureTask里面没有具体实现,它是任务处理完的一个后置方法,是留给子类用的。
- 构造方法一是接收一个Callable对象赋值给成员变量callable。- 构造方法二是接收一个Runnable对象和一个result值,同样是赋值给callable变量。
构造方法一很容易理解,构造方法二则是接收一个Runnable任务体,但是Runnable没有返回值,所以再接收一个result值作为默认的返回值,也就是无论任务体的任务执行的结果是什么,都以result值作为固定的返回值。
public static Callable callable(Runnable task, T result) {
if (task == null)
throw new NullPointerException();
return new RunnableAdapter(task, result);
}
static final class RunnableAdapter implements 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;
}
}
构造方法二中调用了Executors.callable()方法,这个方法就是将Runnable和result值封装为RunnableAdapter对象,RunnableAdapter实现了Callable,所以它也是一个Callable对象,所以可以赋值给成员变量callable.
接下来按照应用案例中的步骤跟一下源码,构造方法我们看了,接下来就是启动线程,启动线程就会调用任务体的run方法,我们从run方法开始跟进源码。
run方法源码分析
public void run() {
if (state != NEW ||
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset, null, Thread.currentThread()))
return;
try {
Callable 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;
}
将所有的等待线程唤醒后,最后执行done方法,done方法在FutureTask没有被实现,所以也就相当于什么都不做,那么done存在的意义是什么呢?它存在的意义在于在任务处理的完毕后线程结束前做一些事情,是留给子类扩展用的。
再看futureTask.get()的源码分析
当前线程是等待任务结果的线程不同于上面执行任务的线程:
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
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