Java并发编程 - Callable、Future和FutureTask的达成

发布时间：2021-12-05 13:12:10 所属栏目：教程来源：互联网

导读：启动线程执行任务，如果需要在任务执行完毕之后得到任务执行结果，可以使用从Java 1.5开始提供的Callable和Future 下面就分析一下Callable、Future以及FutureTask的具体实现及使用方法源码分析基于JDK 1.7 一、Callable 与 Runnable java.lang.Runnable是一

启动线程执行任务，如果需要在任务执行完毕之后得到任务执行结果，可以使用从Java 1.5开始提供的Callable和Future
下面就分析一下Callable、Future以及FutureTask的具体实现及使用方法
源码分析基于JDK 1.7

一、Callable 与 Runnable
java.lang.Runnable是一个接口，只有一个run()方法

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}
run()方法的返回值是void，故在执行完任务后无法返回任何结果

Callable是java.util.concurrent包下的，也是一个接口，也只有一个call()方法，类似于java.lang.Runnable的run()方法，实现Callable接口的类和实现Runnable接口的类都是可以被其它线程执行的任务

public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}
可以看到call()方法是有返回值的，可以将执行的结果返回

Callable和Runnable的区别：
1、Callable中定义的是call()方法，Runnable中定义的是run()方法
2、Callable中的call()方法可以返回执行任务后的结果，Runnable中的run()方法无法获得返回值
3、Callable中的call()方法定义了throws Exception抛出异常，抛出的异常可以在主线程Future.get()时被主线程捕获；Runnable中的run()方法没有定义抛出异常，运行任务时发生异常时也会上抛，因为即使不加默认也会上抛RuntimeException，但异常无法被主线程获取
4、运行Callable任务可以拿到一个Future对象代表异步运算的结果

二、Future
public interface Future<V> {
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

    boolean isCancelled();

    boolean isDone();

    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;

    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
Future是java.util.concurrent包下的一个接口，代表着一个异步计算的结果，可以通过get()获取线程执行的返回值，cancel()取消任务执行，isCancelled()和isDone()获得任务执行的情况

boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)
尝试取消任务的执行，取消成功返回true，取消失败返回false
mayInterruptIfRunning表示是否允许中断正在执行的任务
1、如果任务还未开始，cancel返回true，且任务永远不会被执行
2、如果任务正在执行，根据mayInterruptIfRunning的值判断是否需要中断执行中的任务，且如果mayInterruptIfRunning为true，会调用中断逻辑，返回true；如果mayInterruptIfRunning为false，不会调用线程中断，只是将任务取消
3、如果任务结束（可能是正常完成、异常终止、被取消），返回false
4、如果cancel()操作返回true，后续调用isDone()、isCancelled()都返回true

boolean isCancelled()
表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回true

boolean isDone()
表示任务是否已经完成，则返回true，注意：正常完成、异常或取消操作都代表任务完成

V get() 和 V get(long timeout, TimeUnit unit)
get()用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回
get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果，如果在指定时间内还没获取到结果，会抛出TimeoutException

Future提供了三种功能：
1、获取任务执行的结果
2、取消任务
3、判断任务是否完成或是否取消

因为Future只是一个接口，所以是无法直接用来创建对象使用的，因此就有了下面的FutureTask

三、FutureTask
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>
FutureTask实现了RunnableFuture接口，那么RunnableFuture又是什么呢？

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    /**
     * Sets this Future to the result of its computation
     * unless it has been cancelled.
     */
    void run();
}
RunnableFuture接口继承了Runnable和Future，所以它既是一个可以让线程执行的Runnable任务，又是一个可以获取Callable返回值的Future

FutureTask的属性
/** The run state of this task */
private volatile int state;
private static final int NEW          = 0;
private static final int COMPLETING   = 1;
private static final int NORMAL       = 2;
private static final int EXCEPTIONAL = 3;
private static final int CANCELLED    = 4;
private static final int INTERRUPTING = 5;
private static final int INTERRUPTED = 6;

/** The underlying callable; nulled out after running */
private Callable<V> callable;

/** The result to return or exception to throw from get() */
private Object outcome;

/** The thread running the callable; CASed during run() */
private volatile Thread runner;

/** Treiber stack of waiting threads */
private volatile WaitNode waiters;
state 是任务的运行状态

初始化时是NEW
任务终止的状态有NORMAL（正常结束）、EXCEPTIONAL（异常结束）、CANCELLED（被取消）、INTERRUPTED（执行中被中断），这些状态是通过set()、setException、cancel()方法触发的
COMPLETING 和 INTERRUPTING是两个中间状态，当正常结束设置outcome属性前是COMPLETING，设置后变成NORMAL；当中断运行中线程前是INTERRUPTING，调用thread.interrupt()后是INTERRUPTED
可能的状态转换：
NEW -> COMPLETING -> NORMAL
NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL
NEW -> CANCELLED
NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED

callable 是线程执行的有返回值的任务
outcome 是任务执行后的结果或异常
waiters 表示等待获取结果的阻塞线程，链表结构，后等待线程的会排在链表前面

FutureTask的构造方法
FutureTask有两个构造方法：
FutureTask(Callable callable)

public FutureTask(Callable<V> callable) {
    if (callable == null)
        throw new NullPointerException();
    this.callable = callable;
    this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}
构造方法参数是Callable定义的任务，并将state置为NEW，只有当state为NEW时，callable才能被执行

FutureTask(Runnable runnable, V result)

public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
    this.callable = Executors.callable(runnable, result);
    this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}
参数为Runnable和带泛型的result对象，由于Runnable本身是没有返回值的，故线程的执行结果通过result返回
可以看到通过runnable和result封装了个Callable，实际上是new RunnableAdapter<T>(task, result)，这个Adapter适配器将Runnable和result转换成Callable，并返回result

FutureTask.run()的实现
线程运行时真正执行的方法，Callable.call()会在其中执行，并包含设置返回值或异常的逻辑

public void run() {
    if (state != NEW ||
        !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                     null, Thread.currentThread()))
        return;

    try {
        Callable<V> c = callable;
        if (c != null && state == NEW) {

（编辑：宿州站长网）

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