JAVA併發程式設計：Future
生活
在水中行走，和根據一份需求開發軟體一樣，如果它們都 “凍” 住了，那就容易多了。
前言
前面學習了ThreadPoolExecutor，還學習了大神們提供的預先設定好的三個ThreadPoolExecutor,使得我們能更加方便得使用執行緒池。
在使用執行緒池的時候，有一些情況不需要返回返回值，但是也有很大情況要求返回執行緒執行的結果，比如一個操作是成功還是失敗。因此我們需要提交執行緒到執行緒池，並且得到返回結果。
先來看下下面三個介面
Runnable
public interface Runnable { public abstract void run(); }
大家知道常規建立執行緒的方式有兩種，一種是繼承Thread，重寫run，另一個是用Thread包裝一個Runnable的實現類，注意這兩種方式來建立執行緒都無法獲取到執行緒的返回結果，同樣，提交到執行緒池，如果用返回結果的物件來接受，得到的result自然也是null。
Callable
public interface Callable<V> {
V call() throws Exception;
}
Callable的call方法存在返回值，即可以返回執行緒執行的結果，它通常和執行緒池一起使用
Future
public interface Future<V> { //取消執行緒執行，設定為false，則不允許線上程執行時中斷 boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); //是否取消成功 boolean isCancelled(); //是否執行成功 boolean isDone(); //阻塞獲取執行結果 V get() throws InterruptedException, ExecutionException; //阻塞超時獲取執行結果 V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; }
Future物件就是執行緒池給出的，允許檢視執行緒執行情況，中斷執行緒，並獲取執行緒返回值的物件。
程式碼示例
下面來看一下通過Future獲取執行緒返回結果的案例，注意，要返回結果，那麼必須選擇入參是Callable的提交方法。
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); Future<String> future = service.submit(new Callable<String>() { @Override public String call() throws Exception { System.out.println("執行成功"); return "success"; } }); System.out.println("result:"+future.get());
下面來看下提交的流程：
submit裡的方法
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
//封裝成一個RunnableFuture物件
RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
//執行，最終呼叫到ftask的run方法
execute(ftask);
return ftask;
}
protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
return new FutureTask<T>(callable);
}
來看下 FutureTask是個什麼鬼？
//FutureTask實現了RunnableFuture介面
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>{
//構造器傳入callable物件，賦值給一個成員變數，並設定state
public FutureTask(Callable<V> callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
this.callable = callable;
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}
}
//RunnableFuture介面又繼承了Runnable,Future，因此他既能執行一個執行緒，又能得到執行緒的狀態、返回值以及實現中斷等
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
/**
* Sets this Future to the result of its computation
* unless it has been cancelled.
*/
//這裡不太明白的一點是 Runnable裡明明有run,為什麼這個多此一舉在寫一遍？
void run();
}
我們得知執行緒池的execute方法最終呼叫到傳入的Runnable物件的run方法，
這裡通過submit封裝callable並傳入的FutureTask物件也是Runnable的物件，因此，最終會呼叫到FutureTask的run方法，因此這裡需要研究這個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 {
//執行獲取返回值
result = c.call();
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
result = null;
ran = false;
setException(ex);
}
if (ran)
//設定結果 ，這裡設定給了outcome，因此FutureTask的get方法必然會去獲取outcome
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);
}
}
//賦值完成呼叫 finishCompletion
private void finishCompletion() {
// assert state > COMPLETING;
for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) {
if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) {
for (;;) {
// 喚醒等待佇列裡的執行緒，讓他返回資料
Thread t = q.thread;
if (t != null) {
q.thread = null;
LockSupport.unpark(t);
}
//清空佇列
WaitNode next = q.next;
if (next == null)
break;
q.next = null; // unlink to help gc
q = next;
}
break;
}
}
done();
callable = null; // to reduce footprint
}
好，下面來看下get，是不是真的如我所料？
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
int s = state;
if (s <= COMPLETING)
//當s<=COMPLETING 可以還沒有賦值，需要阻塞一會
s = awaitDone(false, 0L);
//返回結果 就是outcome
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;
for (;;) {
if (Thread.interrupted()) {
removeWaiter(q);
throw new InterruptedException();
}
int s = state;
//如果>COMPLATING，要麼就執行完，要麼就取消或者異常，到report裡面去操作就行了
if (s > COMPLETING) {
if (q != null)
q.thread = null;
return s;
}
//如果是COMPLETING，說明執行完，正要賦值，讓個步就行了
else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
Thread.yield();
else if (q == null)
q = new WaitNode();
//等待入隊
else if (!queued)
queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
q.next = waiters, q);
//超時就移除佇列並返回
else if (timed) {
nanos = deadline - System.nanoTime();
if (nanos <= 0L) {
removeWaiter(q);
return state;
}
//等待 直接被喚醒
LockSupport.parkNanos(this, nanos);
}
else
//等待直到被喚醒
LockSupport.park(this);
}
}
注意：上面的程式碼裡面經常拿state說事，所以這裡也有必要把state的各種狀態瞭解一下。
FutureTask內建一個被volatile修飾的state變數。
按照生命週期的階段可以分為：
NEW 初始狀態
COMPLETING 任務已經執行完(正常或者異常)，準備賦值結果
NORMAL 任務已經正常執行完，並已將任務返回值賦值到結果
EXCEPTIONAL 任務執行失敗，並將異常賦值到結果
CANCELLED 取消
INTERRUPTING 準備嘗試中斷執行任務的執行緒
INTERRUPTED 對執行任務的執行緒進行中斷(未必中斷到)
關於FutureTask的弊端，有的部落格裡寫道了，但我還不是很明白，先貼出來記錄一下！
https://www.cnblogs.com/micrari/p/7374513.html