FutureTask原理

前言

FutureTask可以获取异步执行结果和取消异步操作。我们想看看它的类图关系。

从上面的类图关系来看，最终线程还是执行的Runnable的run方法，只是FutureTask做了一系列的包装。

FutureTask源码

首先我们先来看看如何使用FutureTask。

  public static void futureTaskDemo() throws ExecutionException, InterruptedException {
        FutureTask futureTask = new FutureTask<>(new Callable() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+",开始睡眠");
                //休眠2秒钟
                Thread.sleep(2000);
                return "我睡醒了";
            }
        });
        System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"，发起任务");
        new Thread(futureTask,"A").start();
        //分析入口
        final String s = futureTask.get();
        System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"，获得结果，"+s);
    }

打印结果

开始分析FutureTask源码，默认你知道CAS，LockSupport。

  //分析入口
  final String s = futureTask.get();

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

private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException {
        final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
        WaitNode q = null;
        boolean queued = false;
        //开启死循环获取数据
        for (;;) {
            if (Thread.interrupted()) {
                removeWaiter(q);
                throw new InterruptedException();
            }

            int s = state;
            //4 线程执行完毕，跳出循环
            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)//1 第一次进入创建 WaitNode
                q = new WaitNode();
            else if (!queued)
                //2 涉及到CAS自行脑补，waiters开始为null，与waitersOffset内存地址的值比较，相同则为内存地址waitersOffset值为q
                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
                //3 此处获取许可，阻塞
                LockSupport.park(this);
        }
    }

• 标注1：第一次进入创建 WaitNode。
• 标注2：涉及到CAS自行脑补，waiters开始为null然后与waitersOffset内存地址的值比较，相同，则为为内存地址waitersOffset赋值为q。这点相当重要。
• 标注3： 此处获取许可，阻塞。
• 标注4：线程执行完毕，跳出循环

在看看FutureTask实现Runnable的run方法源码。

 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 {
                    //1  调用刚才Callable的call方法，在刚才列子中的。
                    result = c.call();
                   //2 执行成功
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);
                }
                //3 继续看下一个类
                if (ran)
                    set(result);
            }
        } finally {
            // runner must be non-null until state is settled to
            // prevent concurrent calls to run()
            runner = null;
            // state must be re-read after nulling runner to prevent
            // leaked interrupts
            int s = state;
            if (s >= INTERRUPTING)
                handlePossibleCancellationInterrupt(s);
        }
    }

protected void set(V v) {
        //4 修改 NEW状态到 COMPLETING
        if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
            outcome = v;
            UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state
            //5 在看下面方法
            finishCompletion();
        }
    }
  private void finishCompletion() {
        // assert state > COMPLETING;
        //6  waiters此时不为空，在上面已经分析
        for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) {
          // 7 修改内存地址的值waitersOffset 为null
            if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) {
                for (;;) {
                    Thread t = q.thread;
                    if (t != null) {
                        q.thread = null;
                        //8 给调用get方法线程给一张允许票
                        LockSupport.unpark(t);
                    }
                    WaitNode next = q.next;
                    if (next == null)
                        break;
                    q.next = null; // unlink to help gc
                    q = next;
                }
                break;
            }
        }

        done();

        callable = null;        // to reduce footprint
    }

• 标注1 调用刚才Callable的call方法，在刚才列子中的。
• 标注2 方法执行成功，没有异常，用于后续处理。
• 标注3 进入set方法。
• 标注4 修改 NEW状态到 COMPLETING。
• 标注5 进入finishCompletion方法。
• 标注6 waiters此时不为空，在上面已经分析。
• 标注7 修改内存地址的值waitersOffset 为null。
• 标注8 给调用get方法线程给一张允许票。get方法不在阻塞。
  对FutureTask源码做了简单分析，如有不对请指正。