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本文小編為大家詳細介紹“Java異步任務計算FutureTask源碼分析”，內容詳細，步驟清晰，細節處理妥當，希望這篇“Java異步任務計算FutureTask源碼分析”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學習新知識吧。
FutureTask 是一個可取消的異步計算。
FutureTask提供了對Future的基本實現，可以調用方法去開始和取消一個計算，可以查詢計算是否完成，并且獲取計算結果。
FutureTask只能在計算完成后獲取到計算結果，一旦計算完成，將不能重啟或者取消，除非調用runAndReset方法。
FutureTask除了實現了Future接口以外，還實現了Runnable接口，因此FutureTask是可以交由線程池的Executor執行，也可以直接使用一個異步線程調用執行（futureTask.run()）。
首先，我們看一下FutureTask類的繼承結構，如下圖，它實現的是RunnableFuture接口，而RunnableFuture繼承自Future和函數式接口Runnable，所以說FutureTask本質就是一個可運行的Future。
Future 接口約定了一些異步計算類必須要實現的功能，源碼如下：
package java.util.concurrent;
public interface Future<V> {
/**
* 嘗試取消任務的執行，并返回取消結果。
* 參數mayInterruptIfRunning：是否中斷線程。
*/
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
/**
* 判斷任務是否被取消（正常結束之前被被取消返回true）
*/
boolean isCancelled();
/**
* 判斷當前任務是否執行完畢，包括正常執行完畢、執行異常或者任務取消。
*/
boolean isDone();
/**
* 獲取任務執行結果，任務結束之前會阻塞。
*/
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
/**
* 在指定時間內嘗試獲取執行結果。若超時則拋出超時異常TimeoutException
*/
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}Runnable 接口我們都很熟悉，他就是一個函數式接口，我們常用其創建一個線程。
package java.lang;
?
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
? ?
? ?public abstract void run();
}FutureTask就是一個將要被執行的任務，它包含了以上接口具體的實現，FutureTask內部定義了任務的狀態state和一些狀態的常量，它的內部核心是一個Callable callable，我們通過構造函數可以傳入callable或者是runnable，最后都會內部轉為callable，因為我們需要獲取異步任務的執行結果，只有通過Callable創建的線程才會返回結果。
我們可以通過此時的狀態判斷Future中isCancelled()，isDone()的返回結果。
以下為FutureTask源碼，內含核心源碼分析注釋
package java.util.concurrent;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
/**
* 任務的運行狀態
*/
private volatile int state;
private static final int NEW = 0; // 新建
private static final int COMPLETING = 1; // 完成
private static final int NORMAL = 2; // 正常
private static final int EXCEPTIONAL = 3; // 異常
private static final int CANCELLED = 4; // 取消
private static final int INTERRUPTING = 5; // 中斷中
private static final int INTERRUPTED = 6; // 中斷的
private Callable<V> callable;
/**
* 返回結果
*/
private Object outcome;
private volatile Thread runner;
private volatile WaitNode waiters;
...
public FutureTask(Callable<V> callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
this.callable = callable;
this.state = NEW;
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
this.callable = Executors.callable(runnable, result);
this.state = NEW;
}
public boolean isCancelled() {
return state >= CANCELLED;
}
public boolean isDone() {
return state != NEW;
}
/*
* 取消任務實現
* 如果任務還沒有啟動就調用了cancel(true)，任務將永遠不會被執行。
* 如果任務已經啟動，參數mayInterruptIfRunning將決定任務是否應該中斷執行該任務的線程，以嘗試中斷該任務。
* 如果任務任務已經取消、已經完成或者其他原因不能取消，嘗試將失敗。
*/
public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
if (!(state == NEW &&
UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,
mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
return false;
try { // in case call to interrupt throws exception
if (mayInterruptIfRunning) {
try {
Thread t = runner;
if (t != null)
t.interrupt();
} finally { // final state
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
}
}
} finally {
finishCompletion();
}
return true;
}
/*
* 等待獲取結果
* 獲取當前狀態，判斷是否執行完成。并且判斷時間是否超時
* 如果任務沒有執行完成，就阻塞等待完成，若超時拋出超時等待異常。
*/
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
int s = state;
if (s <= COMPLETING)
s = awaitDone(false, 0L);
return report(s);
}
/*
* 等待獲取結果
* 獲取當前狀態，判斷是否執行完成。
* 如果任務沒有執行完成，就阻塞等待完成。
*/
public V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
if (unit == null)
throw new NullPointerException();
int s = state;
if (s <= COMPLETING &&
(s = awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) <= COMPLETING)
throw new TimeoutException();
return report(s);
}
/**
* 根據狀態判斷返回結果還是異常
*/
private V report(int s) throws ExecutionException {
Object x = outcome;
if (s == NORMAL)
return (V)x;
if (s >= CANCELLED)
throw new CancellationException();
throw new ExecutionException((Throwable)x);
}
protected void done() { }
/**
* 設置結果借助CAS確認狀態是否完成狀態
*/
protected void set(V v) {
if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
outcome = v;
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state
finishCompletion();
}
}
/**
* 設置異常，當運行完成出現異常，設置異常狀態
*/
protected void setException(Throwable t) {
if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
outcome = t;
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state
finishCompletion();
}
}
/*
* 執行callable獲取結果，或者異常
* 判斷狀態是不是啟動過的，如果是新建才可以執行run方法
*/
public void run() {
if (state != NEW ||
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
null, Thread.currentThread()))
return;
try {
Callable<V> c = callable;
if (c != null && state == NEW) {
V result;
boolean ran;
try {
result = c.call();
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
result = null;
ran = false;
setException(ex);
}
if (ran)
set(result);
}
} finally {
runner = null;
int s = state;
if (s >= INTERRUPTING)
handlePossibleCancellationInterrupt(s);
}
}
/**
* 重新執行
*/
protected boolean runAndReset() {
if (state != NEW ||
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
null, Thread.currentThread()))
return false;
boolean ran = false;
int s = state;
try {
Callable<V> c = callable;
if (c != null && s == NEW) {
try {
c.call(); // don't set result
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
setException(ex);
}
}
} finally {
runner = null;
s = state;
if (s >= INTERRUPTING)
handlePossibleCancellationInterrupt(s);
}
return ran && s == NEW;
}
/*
* 處理可能取消的中斷
*/
private void handlePossibleCancellationInterrupt(int s) {
if (s == INTERRUPTING)
while (state == INTERRUPTING)
Thread.yield();
}
static final class WaitNode {
volatile Thread thread;
volatile WaitNode next;
WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); }
}
/**
* 移除并喚醒所有等待線程,執行done,置空callable
*/
private void finishCompletion() {
// assert state > COMPLETING;
for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) {
if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) {
for (;;) {
Thread t = q.thread;
if (t != null) {
q.thread = null;
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
}
/**
* 等待完成
* 首先判斷是否超時
* 處理中斷的，然后處理異常狀態的，處理完成的...
*/
private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException {
final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
WaitNode q = null;
boolean queued = false;
for (;;) {
if (Thread.interrupted()) {
removeWaiter(q);
throw new InterruptedException();
}
int s = state;
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)
q = new WaitNode();
else if (!queued)
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
LockSupport.park(this);
}
}
/**
* 去除等待
*/
private void removeWaiter(WaitNode node) {
if (node != null) {
node.thread = null;
retry:
for (;;) { // restart on removeWaiter race
for (WaitNode pred = null, q = waiters, s; q != null; q = s) {
s = q.next;
if (q.thread != null)
pred = q;
else if (pred != null) {
pred.next = s;
if (pred.thread == null) // check for race
continue retry;
}
else if (!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
q, s))
continue retry;
}
break;
}
}
}
// Unsafe mechanics
private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
private static final long stateOffset;
private static final long runnerOffset;
private static final long waitersOffset;
static {
try {
UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
Class<?> k = FutureTask.class;
stateOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(k.getDeclaredField("state"));
runnerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(k.getDeclaredField("runner"));
waitersOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(k.getDeclaredField("waiters"));
} catch (Exception e) {
throw new Error(e);
}
}
}一般來說，我們可以認為FutureTask具有以下三種狀態：
未啟動：新建的FutureTask，在run()沒執行之前，FutureTask處于未啟動狀態。
private static final int NEW = 0; // 新建
已啟動：FutureTask對象的run方法啟動并執行的過程中，FutureTask處于已啟動狀態。
已完成：FutureTask正常執行結束，或者FutureTask執行被取消(FutureTask對象cancel方法)，或者FutureTask對象run方法執行拋出異常而導致中斷而結束，FutureTask都處于已完成狀態。
private static final int COMPLETING = 1; // 完成 private static final int NORMAL = 2; // 完成后正常設置結果 private static final int EXCEPTIONAL = 3; // 完成后異常設置異常 private static final int CANCELLED = 4; // 執行取消 private static final int INTERRUPTING = 5; // 中斷中 private static final int INTERRUPTED = 6; // 中斷的
使用一（直接新建一個線程調用）：
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(new Callable() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
return sum();
}
});
new Thread(task).stat();
Integer result = task.get();使用二（結合線程池使用）
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(new Callable() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
return sum();
}
});
Executors.newCachedThreadPool().submit(task);
Integer result = task.get();讀到這里，這篇“Java異步任務計算FutureTask源碼分析”文章已經介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領會，如果想了解更多相關內容的文章，歡迎關注億速云行業資訊頻道。
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