Java的Future接口
Java 中的 Future 接口和其实现类 FutureTask，代表了异步计算的结果。
1. Future接口简介
Future 是异步计算结果的容器接口，它提供了下面这些功能：
- 在等待异步计算完成时检查计算结果是否完成
- 在异步计算完成后获取计算结果
- 在异步计算完成前取消
Future submit(Callable task)
Future submit(Runnable task, T result)
下文会再解释 FutureTask，这是 Future 接口的一个实现类。
Future 接口提供了下面这些方法
| Modifier and Type | Method | Description |
|---|---|---|
boolean |
cancel(boolean mayInterruptIfRunning) |
尝试取消执行此任务。 |
V |
get() |
等待计算完成，然后检索其结果。 |
V |
get(long timeout, TimeUnit unit) |
如果需要等待最多在给定的时间计算完成，然后检索其结果（如果可用）。 |
boolean |
isCancelled() |
如果此任务在正常完成之前被取消，则返回 true 。 |
boolean |
isDone() |
返回 true如果任务已完成。 |
可以将 FutureTask 交给 Executor 执行，也可以通过
ExecutorService.submit(...)方法返回一个 FutureTask，然后执行 get 方法或 cancel 方法。也可以单独使用 FutureTask，比如下面的代码就实现了一种需求：一个线程必须等待另一个线程把某个任务执行完后它才能继续执行。假设有多个线程执行若干个任务，每个任务最多只能同时被执行一次，多个线程试图执行同一个任务时，只允许一个线程执行任务，其他线程等待这个任务执行完后才能继续执行。
public class ConcurrentTask {private final ConcurrentMap taskCache = new ConcurrentHashMap();
private String executionTask(final String taskName) throws ExecutionException, InterruptedException {
while (true) {
Future future = taskCache.get(taskName);
//1.1,2.1
if (future == null) {
// 创建 Task
Callable task = new Callable() {
public String call() throws InterruptedException {
//......
return taskName;
}
};
//1.2 创建 FutureTask
FutureTask futureTask = new FutureTask<>(task);
future = taskCache.putIfAbsent(taskName, futureTask);
//1.3
// 如果是第一次放入，则尝试执行
if (future == null) {
future = futureTask;
futureTask.run();
//1.4执行任务
}
}try {
return future.get();
//1.5,2.2线程在此等待任务执行完成
} catch (CancellationException e) {
taskCache.remove(taskName, future);
}
}
}
}
相信不难理解，下面是执行的示意图。
文章图片
3. FutureTask的实现
FutureTask 的实现基于队列同步器 QAS。
基于复合优先于继承的原则，FutureTask 声明了一个内部私有的，继承于 AQS 的子类 Sync，这对 FutureTask 所有公有方法的调用都会委托给这个内部子类。
文章图片
FutureTask 的
get方法会调用AQS.acquireSharedInterruptibly(int arg)方法，执行过程如下：- 调用
AQS.acquireSharedInterruptibly(int arg)方法，首先回调子类 Sync 中的方法tryAcqurieShared判断acquire操作是否可以成功。acquire操作成功的条件为：state 为执行完成状态 RAN 或已取消状态 CANCELLED 且 runner 不为 null。 - 如果成功则
get方法立即返回，失败则到线程等待队列中去等待其他线程执行release。 - 当其他线程执行
release，如FutureTask.run()和FutureTask.cancel()，唤醒当前线程后。当前线程再次执行tryAcquireShared将返回值 1，当前线程离开等待队列并唤醒后续线程。 - 最后返回结果或抛出异常。
run 方法执行过程如下：- 执行构造函数中指定的任务。
- 原子方式更新同步状态，调用
AQS.compareAndSetState - 如果上面的原子操作成功，设置代表计算结果的变量 result 的值为
Callable.call()的返回指，然后调用AQS.releaseShared(int arg) AQS.releaseShared(int arg)首先回调 Sync 中的tryReleaseShared(arg)来执行release。这个方法唤醒等待队列中第一个线程。- 调用
FutureTask.done()。
FutureTask.get()方法时，如果 FutureTask 不是处于执行完成状态 RAN 或已取消状态 CANCELLED。当前执行线程将到 AQS 的线程等待队列中等待。
文章图片
