Future、Callable 、FutureTask详解

1.Future和Callable

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Future是一个接口表示异步计算的结果，它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果。Future提供了get()、cancel()、isCancel()、isDone()四种方法，表示Future有三种功能：

1、判断任务是否完成

2、中断任务

3、获取任务执行结果

 

Callable和Runnable差不多，两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类而设计的，最主要的差别在于Runnable不会返回线程运算结果，Callable可以（假如线程需要返回运行结果）

public class CallableAndFuture {
    public static class CallableThread implements Callable<String> {

        @Override
        public String call() throws Exception {
            Thread.sleep(3000);
            System.out.println("方法A过了3秒钟才返回数据");
            return "A返回结果";
        }

    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        CallableThread cThread = new CallableThread();
        Future<String> submit = newCachedThreadPool.submit(cThread);
        System.out.println(submit.get());
    }

}

输出：

方法A过了3秒才返回结果

2.FutureTask

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先上个FutureTask的类图

FutureTask实现了Runnable和Future，实际上是这两个接口的包装器，所以FutureTask既是Runnable也是Future

我们先写个基本的例子看看FutureTask的使用

Callable<Integer> myComputation = ...;
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>(myComputation);
Thread t = new Thread(task);
t.start();
...
Integer result = task.get(); //获取结果

再看下他的构造方法

相比第一个构造方法，第二个构造方法里面把Runnable转成了callable，所以两个构造方法实现的功能其实都差不多。

FutureTask里面最重要的方法就是get方法了，该方法实际上是对Future的get的实现，下面我们研究下FutureTask的代码

1.FutureTask的状态转换过程：

　　private static final int NEW = 0; // 任务新建和执行中 
　　private static final int COMPLETING = 1; // 任务将要执行完毕 
　　private static final int NORMAL = 2; // 任务正常执行结束 
　　private static final int EXCEPTIONAL = 3; // 任务异常 
　　private static final int CANCELLED = 4; // 任务取消 
　　private static final int INTERRUPTING = 5; // 任务线程即将被中断 
　　private static final int INTERRUPTED = 6; // 任务线程已经中断

 * NEW -> COMPLETING -> NORMAL
 * NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL
 * NEW -> CANCELLED
 * NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED

2.具体的get方法如下

实现阻塞效果的是awaitDone，具体如下

private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException {
            //先定义一堆变量
        final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
        WaitNode q = null;
        boolean queued = false;
        //注意，这个是死循环，阻塞有他一半的功劳
        for (;;) {
            //刚开始线程还没加入到阻塞队列中这段代码是没有用的，
            //这里的作用是当线程已加入队列后，这时候线程被中断了，那就把线程从队列中移除
            if (Thread.interrupted()) {
                removeWaiter(q);
                throw new InterruptedException();
            }

            int s = state;
            //任务结束，返回状态
            if (s > COMPLETING) {
                if (q != null)
                    q.thread = null;
                return s;
            }
            //将要结束，那就再等等呗
            else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
                Thread.yield();
            //初始化
            else if (q == null)
                q = new WaitNode();
            //还没加入队列，那就用CAS加进去呗
            else if (!queued)
                queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
                                                     q.next = waiters, q);
            //将线程挂起来，这里就阻塞了
            else if (timed) {
                nanos = deadline - System.nanoTime();
                if (nanos <= 0L) {
                    removeWaiter(q);
                    return state;
                }
                LockSupport.parkNanos(this, nanos);
            }
            else
                LockSupport.park(this);
        }
    }

上述讲述的是FutureTask的阻塞实现，其实还有个疑惑，当线程运行完毕，阻塞会自动解除获取结果，这究竟是怎么实现的呢

我们看看线程的run方法

这里有个ran变量，当获取到执行结果后ran变量为true，再执行set方法

这个可以看出正常情况下FutureTask的状态变化是

NEW -> COMPLETING -> NORMAL

我们再看出 finishCompletion

哈，找到了，类似于AQS的共享锁，这里也做了持续的唤醒