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Java線程池FutureTask實現(xiàn)原理詳解

更新時間：2018年02月06日 08:40:46 作者：那個天真的人

這篇文章主要介紹了Java線程池FutureTask實現(xiàn)原理詳解，小編覺得還是挺不錯的，具有一定借鑒價值，需要的朋友可以參考下

前言

線程池可以并發(fā)執(zhí)行多個任務(wù)，有些時候，我們可能想要跟蹤任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果，甚至在一定時間內(nèi)，如果任務(wù)沒有執(zhí)行完成，我們可能還想要取消任務(wù)的執(zhí)行，為了支持這一特性，ThreadPoolExecutor提供了 FutureTask 用于追蹤任務(wù)的執(zhí)行和取消。本篇介紹FutureTask的實現(xiàn)原理。

類視圖

為了更好的理解FutureTask的實現(xiàn)原理，這里先提供幾個重要接口和類的結(jié)構(gòu)，如下圖所示：

RunnableAdapter

ThreadPoolExecutor提供了submit接口用于提交任務(wù)，submit支持Runnable和Callable兩種不同的接口，為了提供統(tǒng)一的對外接口，jdk在內(nèi)部把Runnable給包裝成了一個Callable，這一切是通過RunnableAdapter這個適配器來實現(xiàn)的。如下為RunnableAdapter的源碼：

static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {
    final Runnable task;
    final T result;
    RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
      this.task = task;
      this.result = result;
    }
    public T call() {
      task.run();
      return result;
    }
  }

RunnableAdapter是Callable 的實現(xiàn)類，實現(xiàn)了call方法，而call方法僅僅是調(diào)用task.run(),然后return result，這樣就能夠確保在內(nèi)部只需要統(tǒng)一處理Callable接口。

FutureTask實現(xiàn)原理

通過上一小節(jié)的了解，我們知道提交的Runnable任務(wù)在內(nèi)部統(tǒng)一被轉(zhuǎn)換為Callable任務(wù)。查看submit方法的返回值，為一個Future，實際上這個Futrue為FutureTask實例，通過此實例，調(diào)用get方法，可以阻塞當(dāng)前線程，直到任務(wù)運行完畢，返回結(jié)果。

整個調(diào)用鏈條如下所示：

worker thread -> futureTask.run() -> callable.call() -> task.run()

如果提交的是Callable任務(wù)，則只有前面三個調(diào)用。

為了更好的展示整個流程，下面舉例演示一遍執(zhí)行流程。

1、向線程池submit一個Callable任務(wù)(Runnable也會被轉(zhuǎn)為Callable)，這時候Callable被傳入一個FutureTask實例中，如下所示：

2、線程池使用一個線程，執(zhí)行這個 FutureTask 任務(wù)，

線程執(zhí)行任務(wù)過程比較簡單，最終會調(diào)用Callable.call()或者是 Runnable.run()方法，然后得到一個結(jié)果，把結(jié)果存儲在FutureTask實例的outcome屬性中，同時把狀態(tài)修改為NORMAL，表明任務(wù)已經(jīng)執(zhí)行完畢，可以獲取結(jié)果了。

我們假設(shè)在執(zhí)行 callable.call() 過程中有多個線程調(diào)用了同個FutureTask實例的get方法，這時候，這些線程會被阻塞，存于一個棧中，如下圖所示：

線程1，2，3調(diào)用FutureTask.get方法，由于任務(wù)未執(zhí)行結(jié)束，這時候，三個線程都將被阻塞休眠，F(xiàn)utureTask中有一個棧，用于存放等待線程，棧頂指針為 FutureTask.waiters引用，當(dāng)任務(wù)執(zhí)行完畢后，會迭代喚醒整個棧中的線程，這時候，各個線程都將被喚醒，并且可以順利拿到任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果(執(zhí)行結(jié)果存于 FutureTask.outcome) 。

FutureTask還支持任務(wù)的取消功能，這一切都是通過 FutureTask的state狀態(tài)來協(xié)調(diào)多個線程的。