Java进阶之FutureTask的用法及解析

转载：https://blog.csdn.net/chenliguan/article/details/54345993

 

1 FutureTask概念

FutureTask一个可取消的异步计算，FutureTask 实现了Future的基本方法，提空 start cancel 操作，可以查询计算是否已经完成，并且可以获取计算的结果。结果只可以在计算完成之后获取，get方法会阻塞当计算没有完成的时候，一旦计算已经完成，那么计算就不能再次启动或是取消。

一个FutureTask 可以用来包装一个 Callable 或是一个runnable对象。因为FurtureTask实现了Runnable方法，所以一个 FutureTask可以提交(submit)给一个Excutor执行(excution).

2 FutureTask使用场景

FutureTask可用于异步获取执行结果或取消执行任务的场景。通过传入Runnable或者Callable的任务给FutureTask，直接调用其run方法或者放入线程池执行，之后可以在外部通过FutureTask的get方法异步获取执行结果，因此，FutureTask非常适合用于耗时的计算，主线程可以在完成自己的任务后，再去获取结果。另外，FutureTask还可以确保即使调用了多次run方法，它都只会执行一次Runnable或者Callable任务，或者通过cancel取消FutureTask的执行等。

2.1 FutureTask执行多任务计算的使用场景

利用FutureTask和ExecutorService，可以用多线程的方式提交计算任务，主线程继续执行其他任务，当主线程需要子线程的计算结果时，在异步获取子线程的执行结果。

public class FutureTest1 {

    public static void main(String[] args) {
        Task task = new Task();// 新建异步任务
        FutureTask future = new FutureTask(task) {
            // 异步任务执行完成，回调
            @Override
            protected void done() {
                try {
                    System.out.println("future.done():" + get());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (ExecutionException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        // 创建线程池（使用了预定义的配置）
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        executor.execute(future);

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
        // 可以取消异步任务
        // future.cancel(true);

        try {
            // 阻塞，等待异步任务执行完毕-获取异步任务的返回值
            System.out.println("future.get():" + future.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 异步任务
    static class Task implements Callable {
        // 返回异步任务的执行结果
        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            int i = 0;
            for (; i < 10; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_"
                            + i);
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return i;
        }
    }

}

2.2 FutureTask在高并发环境下确保任务只执行一次

在很多高并发的环境下，往往我们只需要某些任务只执行一次。这种使用情景FutureTask的特性恰能胜任。举一个例子，假设有一个带key的连接池，当key存在时，即直接返回key对应的对象；当key不存在时，则创建连接。对于这样的应用场景，通常采用的方法为使用一个Map对象来存储key和连接池对应的对应关系，典型的代码如下面所示：

private Map connectionPool = new HashMap();  
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  

public Connection getConnection(String key){  
    try{  
        lock.lock();  
        if(connectionPool.containsKey(key)){  
            return connectionPool.get(key);  
        }  
        else{  
            //创建 Connection  
            Connection conn = createConnection();  
            connectionPool.put(key, conn);  
            return conn;  
        }  
    }  
    finally{  
        lock.unlock();  
    }  
}  

//创建Connection（根据业务需求，自定义Connection）  
private Connection createConnection(){  
    return null;  
}  

在上面的例子中，我们通过加锁确保高并发环境下的线程安全，也确保了connection只创建一次，然而确牺牲了性能。改用ConcurrentHash的情况下，几乎可以避免加锁的操作，性能大大提高，但是在高并发的情况下有可能出现Connection被创建多次的现象。这时最需要解决的问题就是当key不存在时，创建Connection的动作能放在connectionPool之后执行，这正是FutureTask发挥作用的时机，基于ConcurrentHashMap和FutureTask的改造代码如下：

private ConcurrentHashMap>connectionPool = new ConcurrentHashMap>();  

public Connection getConnection(String key) throws Exception{  
    FutureTaskconnectionTask=connectionPool.get(key);  
    if(connectionTask!=null){  
        return connectionTask.get();  
    }  
    else{  
        Callable callable = new Callable(){  
            @Override  
            public Connection call() throws Exception {  
                // TODO Auto-generated method stub  
                return createConnection();  
            }  
        };  
        FutureTasknewTask = new FutureTask(callable);  
        connectionTask = connectionPool.putIfAbsent(key, newTask);  
        if(connectionTask==null){  
            connectionTask = newTask;  
            connectionTask.run();  
        }  
        return connectionTask.get();  
    }  
}  

//创建Connection（根据业务需求，自定义Connection）  
private Connection createConnection(){  
    return null;  
}  

经过这样的改造，可以避免由于并发带来的多次创建连接及锁的出现。

3 部分源码分析

3.1 构造方法

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {  
        this.callable = Executors.callable(runnable, result);  
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable  
 } 

3.2 cancel

//这个方法有一个参数 是否中断running  
     public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {  
          /** 
          * 这个有点晕啊逻辑关系是 
          * 等价与 if(state!=new || !UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)) 
          * 这个意思是 如果state不是new 那么就退出方法，这时的任务任务坑是已经完成了 或是被取消了 或是被中断了 
          * 如果是state 是new 就设置state 为中断状态 或是取消状态 
          * 
          **/  
        if (!(state == NEW &&  
              UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,  
                  mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))  
            return false;  
        try {    // in case call to interrupt throws exception  
            //如果是可中断 那么就 调用系统中断方法 然后把状态设置成INTERRUPTED  
            if (mayInterruptIfRunning) {  
                try {  
                    Thread t = runner;  
                    if (t != null)  
                        t.interrupt();  
                } finally { // final state  
                    UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);  
                }  
            }  
        } finally {  
            finishCompletion();  
        }  
        return true;  
    }  

4 参考链接

FutureTask的用法及两种常用的使用场景

FutureTask 深度解析