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Future 模式

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摘要:模式一種異步計算模式,并支持返回計算結果,在調用獲取到計算結果前可以阻塞調用者線程設計原理是針對與模式的一種實現它除了支持特有的特點,還支持的一些操作,比如取消,打斷。

FutureTask

future模式:一種異步計算模式,并支持返回計算結果,在調用get()獲取到計算結果前可以阻塞調用者線程

FutureTask設計原理

FutureTask是JDK針對與future模式的一種實現,它除了支持future特有的特點,還支持task的一些操作,比如取消,打斷。
一個FutureTask就是一個任務的計算單元,是調度的最小單位,它的調度借助于JDK的Executor任務調度模型。需要開發人員創建好FutureTask對象后,并送入到Executor去等待調度

具體的執行過程,像下面是一段FutureTask的偽碼描述

創建一個futureTask對象task
提交task到調度器executor等待調度

等待調度中...

如果此時currentThread調取執行結果task.get(),會有幾種情況
    
    if task 還沒有被executor調度或正在執行中
        阻塞當前線程,并加入到一個阻塞鏈表中waitNode
    else if task被其它Thread取消,并取消成功 或task處于打斷狀態
        throw exception
    else if task執行完畢,返回執行結果,或執行存在異常,返回異常信息
        
            
如果此時有另外一個線程調用task.get()
        
    執行過程同上
       

注意:executor在執行FutureTask前,會先判斷是否被取消,如果取消就不在執行,但執行后就不可以在取消了

FutureTask 核心部分代碼 在futureTask定義task的轉態有:
private volatile int state;
private static final int NEW          = 0; // 創建
private static final int COMPLETING   = 1; // 完成
private static final int NORMAL       = 2; // 
private static final int EXCEPTIONAL  = 3; // invoke task 出現異常
private static final int CANCELLED    = 4; // cancel task 
private static final int INTERRUPTING = 5; // interrupting task 
private static final int INTERRUPTED  = 6;
創建一個FutureTask

創建futureTask只需要需要一個callable對象或runnable對象的參數,并在創建時設置狀態為NEW

public FutureTask(Callable callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}
調用get()方法獲取執行結果方法
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;
            if (s > COMPLETING) {
                if (q != null)
                    q.thread = null;
                return s;
            }
            else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
                Thread.yield();
            else if (q == null)
                q = new WaitNode();
            else if (!queued)
                queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
                                                     q.next = waiters, q);
            else if (timed) {
                nanos = deadline - System.nanoTime();
                if (nanos <= 0L) {
                    removeWaiter(q);
                    return state;
                }
                LockSupport.parkNanos(this, nanos);
            }
            else
                LockSupport.park(this);
        }
}
executor 調度是執行的方法
public void run() {
        if (state != NEW ||
            !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                         null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            Callable c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);
                }
                if (ran)
                    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);
        }
    }
                

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