FutureTask

简介: FutureTask

FutureTask

Future接口和实现Future接口的FutureTask类,代表异步计算的结果。
FutureTask的实现基于AbstractQueuedSynchronizer(以下简称为AQS)。java.util.concurrent中的很多可阻塞类(比如ReentrantLock)都是基于AQS来实现的。AQS是一个同步框架,它提供通用机制来原子性管理同步状态、阻塞和唤醒线程,以及维护被阻塞线程的队列。JDK 6中AQS被广泛使用,基于AQS实现的同步器包括:ReentrantLock、Semaphore、ReentrantReadWriteLock、CountDownLatch和FutureTask。
每一个基于AQS实现的同步器都会包含两种类型的操作,如下。

  • 至少一个acquire操作。这个操作阻塞调用线程,除非/直到AQS的状态允许这个线程继续执行。FutureTask的acquire操作为get()/get(long timeout,TimeUnit unit)方法调用。
  • 至少一个release操作。这个操作改变AQS的状态,改变后的状态可允许一个或多个阻塞线程被解除阻塞。FutureTask的release操作包括run()方法和cancel(…)方法。

基于“复合优先于继承”的原则,FutureTask声明了一个内部私有的继承于AQS的子类 Sync,对FutureTask所有公有方法的调用都会委托给这个内部子类。
Sync是FutureTask的内部私有类,它继承自AQS。创建FutureTask时会创建内部
私有的成员对象Sync,FutureTask所有的的公有方法都直接委托给了内部私有的Sync。
FutureTask.get()方法会调用AQS.acquireSharedInterruptibly(int arg)方法,这个方法的执行
过程如下。

1)调用AQS.acquireSharedInterruptibly(int arg)方法,这个方法首先会回调在子类Sync中实
现的tryAcquireShared()方法来判断acquire操作是否可以成功。acquire操作可以成功的条件为:
state为执行完成状态RAN或已取消状态CANCELLED,且runner不为null。

2)如果成功则get()方法立即返回。如果失败则到线程等待队列中去等待其他线程执行
release操作。

3)当其他线程执行release操作(比如FutureTask.run()或FutureTask.cancel(…))唤醒当前线
程后,当前线程再次执行tryAcquireShared()将返回正值1,当前线程将离开线程等待队列并唤
醒它的后继线程(这里会产生级联唤醒的效果,后面会介绍)。

4)最后返回计算的结果或抛出异常。

FutureTask.run()的执行过程如下。

1)执行在构造函数中指定的任务(Callable.call())。

2)以原子方式来更新同步状态(调用AQS.compareAndSetState(int expect,int update),设置
state为执行完成状态RAN)。如果这个原子操作成功,就设置代表计算结果的变量result的值为
Callable.call()的返回值,然后调用AQS.releaseShared(int arg)。

3)AQS.releaseShared(int arg)首先会回调在子类Sync中实现的tryReleaseShared(arg)来执
行release操作(设置运行任务的线程runner为null,然会返回true);AQS.releaseShared(int arg),
然后唤醒线程等待队列中的第一个线程。

4)调用FutureTask.done()。
当执行FutureTask.get()方法时,如果FutureTask不是处于执行完成状态RAN或已取消状态
CANCELLED,当前执行线程将到AQS的线程等待队列中等待(见下图的线程A、B、C和D)。当
某个线程执行FutureTask.run()方法或FutureTask.cancel(...)方法时,会唤醒线程等待队列的第一个线程

当线程E执行run()方法时,会唤醒队列中的第一个线程A。线程A被唤醒后,首先把自己从
队列中删除,然后唤醒它的后继线程B,最后线程A从get()方法返回。线程B、C和D重复A线程
的处理流程。最终,在队列中等待的所有线程都被级联唤醒并从get()方法返回。

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