Java多線程之 FutureTask:帶有返回值的函數(shù)定義和調(diào)用方式
FutureTask 返回值的函數(shù)定義和調(diào)用
使用Runnable接口定義的任務(wù)是沒有返回值的。很多時(shí)候，我們是有返回值的，為了解決這個(gè)問題，Java提供了Callable接口，可以返回指定類型的值。
但是這個(gè)接口本身是不具備執(zhí)行能力的，所以Java中，還有一個(gè)FutureTask 類用于使用Callable接口定義帶有返回值的任務(wù)。
使用示例
以下代碼演示了定義和調(diào)用的整個(gè)過程。
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;
public class FutureTaskDemo {
public static void test2() throws Execution{
// 基于 Lambda 的 Callable 接口，在new FutureTask中的Lambda表達(dá)式即是Callable接口的實(shí)現(xiàn)
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(() -> {
int t = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++)
t += i;
return t;
});
// 使用Thread類執(zhí)行task
System.out.println("Start calling.");
long t1 = System.nanoTime();
new Thread(task).start();
long result = task.get();
long t2 = System.nanoTime();
System.out.println("Finish calling.");
System.out.printf("Result: %d, Time: %.3f ms.\n", result, (t2 - t1) / 1000000f);
}
}
執(zhí)行后的輸出：
Start calling.
Finish calling.
Result: 45, Time: 13.620 ms.
Java多線程 FutureTask用法及解析
1 FutureTask概念
FutureTask一個(gè)可取消的異步計(jì)算，F(xiàn)utureTask 實(shí)現(xiàn)了Future的基本方法，提空 start cancel 操作，可以查詢計(jì)算是否已經(jīng)完成，并且可以獲取計(jì)算的結(jié)果。
結(jié)果只可以在計(jì)算完成之后獲取，get方法會阻塞當(dāng)計(jì)算沒有完成的時(shí)候，一旦計(jì)算已經(jīng)完成，那么計(jì)算就不能再次啟動或是取消。
一個(gè)FutureTask 可以用來包裝一個(gè) Callable 或是一個(gè)runnable對象。因?yàn)镕urtureTask實(shí)現(xiàn)了Runnable方法，所以一個(gè) FutureTask可以提交(submit)給一個(gè)Excutor執(zhí)行(excution).
2 FutureTask使用場景
FutureTask可用于異步獲取執(zhí)行結(jié)果或取消執(zhí)行任務(wù)的場景。
通過傳入Runnable或者Callable的任務(wù)給FutureTask，直接調(diào)用其run方法或者放入線程池執(zhí)行，之后可以在外部通過FutureTask的get方法異步獲取執(zhí)行結(jié)果，因此，F(xiàn)utureTask非常適合用于耗時(shí)的計(jì)算，主線程可以在完成自己的任務(wù)后，再去獲取結(jié)果。
另外，F(xiàn)utureTask還可以確保即使調(diào)用了多次run方法，它都只會執(zhí)行一次Runnable或者Callable任務(wù)，或者通過cancel取消FutureTask的執(zhí)行等。
2.1 FutureTask執(zhí)行多任務(wù)計(jì)算的使用場景
利用FutureTask和ExecutorService，可以用多線程的方式提交計(jì)算任務(wù)，主線程繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)，當(dāng)主線程需要子線程的計(jì)算結(jié)果時(shí)，在異步獲取子線程的執(zhí)行結(jié)果。
public class FutureTest1 {
public static void main(String[] args) {
Task task = new Task();// 新建異步任務(wù)
FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(task) {
// 異步任務(wù)執(zhí)行完成，回調(diào)
@Override
protected void done() {
try {
System.out.println("future.done():" + get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
// 創(chuàng)建線程池（使用了預(yù)定義的配置）
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
executor.execute(future);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
// 可以取消異步任務(wù)
// future.cancel(true);
try {
// 阻塞，等待異步任務(wù)執(zhí)行完畢-獲取異步任務(wù)的返回值
System.out.println("future.get():" + future.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 異步任務(wù)
static class Task implements Callable<Integer> {
// 返回異步任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果
@Override
public Integer call() throws Exception {
int i = 0;
for (; i < 10; i++) {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_"
+ i);
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return i;
}
}
}
2.2 FutureTask在高并發(fā)環(huán)境下確保任務(wù)只執(zhí)行一次
在很多高并發(fā)的環(huán)境下，往往我們只需要某些任務(wù)只執(zhí)行一次。這種使用情景FutureTask的特性恰能勝任。
舉一個(gè)例子，假設(shè)有一個(gè)帶key的連接池，當(dāng)key存在時(shí)，即直接返回key對應(yīng)的對象；當(dāng)key不存在時(shí)，則創(chuàng)建連接。
對于這樣的應(yīng)用場景，通常采用的方法為使用一個(gè)Map對象來存儲key和連接池對應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系，典型的代碼如下面所示：
private Map<String, Connection> connectionPool = new HashMap<String, Connection>();
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public Connection getConnection(String key){
try{
lock.lock();
if(connectionPool.containsKey(key)){
return connectionPool.get(key);
}
else{
//創(chuàng)建 Connection
Connection conn = createConnection();
connectionPool.put(key, conn);
return conn;
}
}
finally{
lock.unlock();
}
}
//創(chuàng)建Connection（根據(jù)業(yè)務(wù)需求，自定義Connection）
private Connection createConnection(){
return null;
}
在上面的例子中，我們通過加鎖確保高并發(fā)環(huán)境下的線程安全，也確保了connection只創(chuàng)建一次，然而確犧牲了性能。改用ConcurrentHash的情況下，幾乎可以避免加鎖的操作，性能大大提高，但是在高并發(fā)的情況下有可能出現(xiàn)Connection被創(chuàng)建多次的現(xiàn)象。
這時(shí)最需要解決的問題就是當(dāng)key不存在時(shí)，創(chuàng)建Connection的動作能放在connectionPool之后執(zhí)行，這正是FutureTask發(fā)揮作用的時(shí)機(jī)，基于ConcurrentHashMap和FutureTask的改造代碼如下：
private ConcurrentHashMap<String,FutureTask<Connection>>connectionPool = new ConcurrentHashMap<String, FutureTask<Connection>>();
public Connection getConnection(String key) throws Exception{
FutureTask<Connection>connectionTask=connectionPool.get(key);
if(connectionTask!=null){
return connectionTask.get();
}
else{
Callable<Connection> callable = new Callable<Connection>(){
@Override
public Connection call() throws Exception {
// TODO Auto-generated method stub
return createConnection();
}
};
FutureTask<Connection>newTask = new FutureTask<Connection>(callable);
connectionTask = connectionPool.putIfAbsent(key, newTask);
if(connectionTask==null){
connectionTask = newTask;
connectionTask.run();
}
return connectionTask.get();
}
}
//創(chuàng)建Connection（根據(jù)業(yè)務(wù)需求，自定義Connection）
private Connection createConnection(){
return null;
}
經(jīng)過這樣的改造，可以避免由于并發(fā)帶來的多次創(chuàng)建連接及鎖的出現(xiàn)。
3 部分源碼分析
3.1 構(gòu)造方法
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
this.callable = Executors.callable(runnable, result);
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}
3.2 cancel
//這個(gè)方法有一個(gè)參數(shù) 是否中斷running
public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
/**
* 這個(gè)有點(diǎn)暈啊邏輯關(guān)系是
* 等價(jià)與 if(state!=new || !UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED))
* 這個(gè)意思是 如果state不是new 那么就退出方法，這時(shí)的任務(wù)任務(wù)坑是已經(jīng)完成了 或是被取消了 或是被中斷了
* 如果是state 是new 就設(shè)置state 為中斷狀態(tài) 或是取消狀態(tài)
*
**/
if (!(state == NEW &&
UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,
mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
return false;
try { // in case call to interrupt throws exception
//如果是可中斷 那么就 調(diào)用系統(tǒng)中斷方法 然后把狀態(tài)設(shè)置成INTERRUPTED
if (mayInterruptIfRunning) {
try {
Thread t = runner;
if (t != null)
t.interrupt();
} finally { // final state
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
}
}
} finally {
finishCompletion();
}
return true;
}
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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