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Java中Future和FutureTask的示例詳解及使用

 更新時間：2021年11月30日 11:23:20   作者：Charte  
Java中的Future和FutureTask通常和線程池搭配使用，用來獲取線程池返回執(zhí)行后的返回值,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java中Future和FutureTask使用的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

一、Future 接口

當(dāng) call()方法完成時，結(jié)果必須存儲在主線程已知的對象中，以便主線程可以知道該線程返回的結(jié)果。為此，可以使用 Future 對象。

將 Future 視為保存結(jié)果的對象–它可能暫時不保存結(jié)果，但將來會保存（一旦Callable 返回）。Future 基本上是主線程可以跟蹤進度以及其他線程的結(jié)果的一種方式。要實現(xiàn)此接口，必須重寫 5 種方法，這里列出了重要的方法,如下:

public boolean isDone()


public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)

用于停止任務(wù)。如果尚未啟動，它將停止任務(wù)。如果已啟動，則僅在 mayInterrupt 為 true時才會中斷任務(wù)。

boolean isCancelled()

如果任務(wù)在正常結(jié)束之前被取消返回true

public V get() throws InterruptedException, ExecutionException

用于獲取任務(wù)的結(jié)果。如果任務(wù)完成，它將立即返回結(jié)果，否則將等待任務(wù)完成，然后返回結(jié)果。

public V get(long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException

如果任務(wù)完成，則返回 true，否則返回 false。

Callable 與 Runnable 類似，因為它封裝了要在另一個線程上運行的任務(wù)，而 Future 用于存儲從另一個線程獲得的結(jié)果。

實際上，F(xiàn)uture 也可以與 Runnable 一起使用。要創(chuàng)建線程，需要 Runnable。為了獲得結(jié)果，需要 future。

二、FutureTask

介紹：當(dāng)一個線程需要等待另一個線程把某個任務(wù)執(zhí)行完后它才能繼續(xù)執(zhí)行，此時可以使用FutureTask。假設(shè)有多個線程執(zhí)行若干任務(wù)，每個任務(wù)最多只能被執(zhí)行一次。當(dāng)多個線程試圖同時執(zhí)行同一個任務(wù)時，只允許一個線程執(zhí)行任務(wù)，其他線程需要等待這個任務(wù)執(zhí)行完后才能繼續(xù)執(zhí)行。

Java 庫具有具體的 FutureTask 類型，該類型實現(xiàn) Runnable 和 Future，并方便地將兩種功能組合在一起。 可以通過為其構(gòu)造函數(shù)提供 Callable 來創(chuàng)建FutureTask。然后，將 FutureTask 對象提供給 Thread 的構(gòu)造函數(shù)以創(chuàng)建Thread 對象。因此，間接地使用 Callable 創(chuàng)建線程。

FutureTask狀態(tài)轉(zhuǎn)換

FutureTask有以下7種狀態(tài)：

FutureTask任務(wù)的運行狀態(tài)，最初為NEW。運行狀態(tài)僅在set、setException和cancel方法中轉(zhuǎn)換為終端狀態(tài)。在完成過程中，狀態(tài)可能呈現(xiàn)出瞬時值INTERRUPTING(僅在中斷運行程序以滿足**cancel(true)**的情況下)或者COMPLETING(在設(shè)置結(jié)果時)狀態(tài)時。從這些中間狀態(tài)到最終狀態(tài)的轉(zhuǎn)換使用成本更低的有序/延遲寫，因為值是統(tǒng)一的，需要進一步修改。

state：表示當(dāng)前任務(wù)的運行狀態(tài)，F(xiàn)utureTask的所有方法都是圍繞state開展的，state聲明為volatile，保證了state的可見性，當(dāng)對state進行修改時所有的線程都會看到。

NEW：表示一個新的任務(wù)，初始狀態(tài)

COMPLETING：當(dāng)任務(wù)被設(shè)置結(jié)果時，處于COMPLETING狀態(tài)，這是一個中間狀態(tài)。

NORMAL：表示任務(wù)正常結(jié)束。

EXCEPTIONAL：表示任務(wù)因異常而結(jié)束

CANCELLED：任務(wù)還未執(zhí)行之前就調(diào)用了cancel(true)方法，任務(wù)處于CANCELLED

INTERRUPTING：當(dāng)任務(wù)調(diào)用cancel(true)中斷程序時，任務(wù)處于INTERRUPTING狀態(tài)，這是一個中間狀態(tài)。

INTERRUPTED：任務(wù)調(diào)用cancel(true)中斷程序時會調(diào)用interrupt()方法中斷線程運行，任務(wù)狀態(tài)由INTERRUPTING轉(zhuǎn)變?yōu)镮NTERRUPTED

可能的狀態(tài)過渡：
1、NEW -> COMPLETING -> NORMAL：正常結(jié)束
2、NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL：異常結(jié)束
3、NEW -> CANCELLED：任務(wù)被取消
4、NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED：任務(wù)出現(xiàn)中斷

三、使用 Callable 和 Future

Runnable缺少的一項功能是，當(dāng)線程終止時（即 run()完成時），我們無法使線程返回結(jié)果。

為了支持此功能，Java 中提供了 Callable 接口。不能直接替換 runnable，因為 Thread 類的構(gòu)造方法根本沒有 Callable。

所以我們可以找一個中間人，也就是FutureTask。

案例

class MyThreadA implements Callable {
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在call方法里");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "線程進入了 call方法，開始睡覺（進行了一些計算）");
        Thread.sleep(10000);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "睡醒了");
        return Thread.currentThread().getName() + "返回的：" + System.currentTimeMillis();
    }
}


public class demo1 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        FutureTask<Integer> futureTaskA = new FutureTask<>(new MyThreadA());

        FutureTask<String> futureTaskB = new FutureTask<>(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在call方法里");
            return Thread.currentThread().getName() + "返回的：" + System.currentTimeMillis();
        });

        new Thread(futureTaskA,"線程A").start();
        new Thread(futureTaskB,"線程B").start();

        while (!futureTaskB.isDone()){  //isDone表示FutureTask的計算是否完成
            System.out.println("wait.......");
        }
        System.out.println(futureTaskA.get());
        System.out.println(futureTaskB.get());

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "結(jié)束了");
    }
}

輸出結(jié)果：

由上圖兩個線程返回的時間差約等于10秒可以看出，當(dāng)一個線程（線程B）需要等待（一直wait…）另一個線程（線程A）把某個任務(wù)（進行了一些計算）執(zhí)行完后它才能繼續(xù)執(zhí)行，此時可以使用FutureTask。不管futureTaskA.get()和futureTaskB.get()誰在前面，輸出結(jié)果一定是“線程B返回的：xxx”在“wait…”的后面。假設(shè)有多個線程執(zhí)行若干任務(wù)，每個任務(wù)最多只能被執(zhí)行一次。當(dāng)多個線程試圖同時執(zhí)行同一個任務(wù)時，只允許一個線程執(zhí)行任務(wù)，其他線程需要等待這個任務(wù)執(zhí)行完后才能繼續(xù)執(zhí)行。

四、小結(jié)(FutureTask核心原理)

FutureTask核心原理

在主線程中需要執(zhí)行比較耗時的操作時，但又不想阻塞主線程時，可以把這些作業(yè)交給 Future 對象在后臺完成，當(dāng)主線程將來需要時，就可以通過 Future對象獲得后臺作業(yè)的計算結(jié)果或者執(zhí)行狀態(tài)。

? 一般 FutureTask 多用于耗時的計算，主線程可以在完成自己的任務(wù)后，再去獲取結(jié)果

? 僅在計算完成時才能檢索結(jié)果；如果計算尚未完成，則阻塞 get 方法。一旦計算完成，就不能再重新開始或取消計算。get 方法而獲取結(jié)果只有在計算完成時獲取，否則會一直阻塞直到任務(wù)轉(zhuǎn)入完成狀態(tài)，然后會返回結(jié)果或者拋出異常。

? get只計算一次，因此 get 方法放到最后。

附：FutureTask在高并發(fā)環(huán)境下確保任務(wù)只執(zhí)行一次

網(wǎng)上有篇例子，但是中間講的不是很清楚。我重新梳理了一下。

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。舉一個例子，假設(shè)有一個帶key的連接池，當(dāng)key存在時，即直接返回key對應(yīng)的對象；當(dāng)key不存在時，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：

package com.concurrency.chapter15;

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.SQLException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @program: 錯誤示例
 *
 * @description: 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。舉一個例子，假設(shè)有一個帶key的連接池，
 * 當(dāng)key存在時，即直接返回key對應(yīng)的對象；當(dāng)key不存在時，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
 * 在例子中，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，然而卻犧牲了性能。
 *
 * @author: zhouzhixiang
 *
 * @create: 2019-05-14 20:22
 */
public class FutureTaskConnection1 {

    private static Map<String, Connection> connectionPool = new HashMap<>();
    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public static Connection getConnection(String key) {
        try {
            lock.lock();
            Connection connection = connectionPool.get(key);
            if (connection == null) {
                Connection newConnection = createConnection();
                connectionPool.put(key, newConnection);
                return newConnection;
            }
            return connection;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    private static Connection createConnection() {
        try {
            return DriverManager.getConnection("");
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Java中Future和FutureTask的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java?Future和FutureTask使用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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