Future使用场景与分析

时间:2023-02-26 15:56:38

  前面分享了CountDownLatch的用法,但是由于分享过程中,发现有些朋友,问我Future与CountDownLatch的有什么区别?

  答案:只是concurrent包下的并发帮助工具类,两者并没有什么联系;对于CountDownLatch是关注与子线程的执行完毕情况,而Future是Callable执行call回调包装的返回值;

  Runnable是执行工作的独立任务,但是它不返回任何值,如果希望任务完成时能够返回一个值,那么可以实现Callable接口,而不是实现Runnable接口,在Java 1.5中引入Callable是一种具有类型参数的泛型,它的类型参数,是从call()函数中获取到的,而不是run()方法,并且必须使用ExecutorService.submit()方法调用它;

  

package demo.test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future; /**
* futurn使用demo
*
* @author bqcoder
* @version $Id: FuturnDemo.java, v 0.1 2016年11月22日 下午9:07:13 bqcoder Exp $
*/
public class FutureDemo { public static void main(String[] args) { List<Future<String>> taskResults = new ArrayList<Future<String>>(); //创建线程池,使用future必须要使用executors.submit来调用,《乌龟的屁股,规定》
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool(); for (int i = 0; i < 10; i++) {
Future<String> result = executor.submit(new TaskWithResult(i));
taskResults.add(result);
} //获取执行结果
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
System.out.println(taskResults.get(i).get());
} catch (InterruptedException e) {
} catch (ExecutionException e) {
}
}
}
} class TaskWithResult implements Callable<String> { private int taskId; TaskWithResult(int taskId) {
this.taskId = taskId;
} @Override
public String call() throws Exception {
return "执行结果:任务taskId=" + taskId;
} }

运行结果:

执行结果:任务taskId=0
执行结果:任务taskId=1
执行结果:任务taskId=2
执行结果:任务taskId=3
执行结果:任务taskId=4
执行结果:任务taskId=5
执行结果:任务taskId=6
执行结果:任务taskId=7
执行结果:任务taskId=8
执行结果:任务taskId=9

  submit()方法会产生Futurn对象,它用Callable返回结果的特定类型进行了参数化,可以使用Future.isDone()来判断Future查询是否完成,如果完成则返回ture,获取值通过get()方法进行获取,如果查询值还没有完成,则进入阻塞状态。

   Future模式的核心在于:去除主线程的等待时间,将等待时间可以去处理其他复杂的业务逻辑。

Future模式有点类似于商品订单。在网上购物时,提交订单后,在收货的这段时间里无需一直在家里等候,可以先干别的事情。类推到程序设计中时,当提交请求时,期望得到答复时,如果这个答复可能很慢。传统的时一直等待到这个答复收到时再去做别的事情,但如果利用Future设计模式就无需等待答复的到来,在等待答复的过程中可以干其他事情。

  附源码分析:

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
/** 所有的方法全部委托sync */
private final Sync sync; public FutureTask(Callable<V> callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
sync = new Sync(callable);
} public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
sync = new Sync(Executors.callable(runnable, result));
} public boolean isCancelled() {
return sync.innerIsCancelled();
} public boolean isDone() {
return sync.innerIsDone();
} public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
return sync.innerCancel(mayInterruptIfRunning);
} public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
return sync.innerGet();
} public V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
return sync.innerGet(unit.toNanos(timeout));
} protected void done() { } protected void set(V v) {
sync.innerSet(v);
} protected void setException(Throwable t) {
sync.innerSetException(t);
} public void run() {
sync.innerRun();
} protected boolean runAndReset() {
return sync.innerRunAndReset();
} private final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = -7828117401763700385L; /** State value representing that task is ready to run */
/** 代表起始状态 */
private static final int READY = 0;
/** State value representing that task is running */
/** 代表正在运行中状态 */
private static final int RUNNING = 1;
/** State value representing that task ran */
/** 代表运行完成的状态 */
private static final int RAN = 2;
/** State value representing that task was cancelled */
/** 代表被取消的状态 */
private static final int CANCELLED = 4; /** The underlying callable */
private final Callable<V> callable;
/** The result to return from get() */
private V result;
/** The exception to throw from get() */
private Throwable exception; /**
* The thread running task. When nulled after set/cancel, this
* indicates that the results are accessible. Must be
* volatile, to ensure visibility upon completion.
*/
private volatile Thread runner; Sync(Callable<V> callable) {
this.callable = callable;
} /**
* 判断是否完成或者是否取消
* 传入0或者1 都返回0 说明任务没有完成 也没有取消
*/
private boolean ranOrCancelled(int state) {
return (state & (RAN | CANCELLED)) != 0;
} /**
* AbstractQueuedSynchronizer的模板方法
* 返回1可以获取锁 返回-1说明获取锁失败
* 调用innerIsDone 返回TRUE 说明任务已经执行完毕
* 返回FALSE 说明任务没有执行完毕
*/
protected int tryAcquireShared(int ignore) {
return innerIsDone() ? 1 : -1;
} /**
* 释放锁 将执行当前任务的线程设置为null
*/
protected boolean tryReleaseShared(int ignore) {
runner = null;
return true;
} //判断任务是否被取消
boolean innerIsCancelled() {
return getState() == CANCELLED;
} //判断任务是否完成(取消也算完成)
boolean innerIsDone() {
return ranOrCancelled(getState()) && runner == null;
} //获取结果
V innerGet() throws InterruptedException, ExecutionException {
//首先调用AbstractQueuedSynchronizer的方法,这个方法会调用子类方法tryAcquireShared 上面有讲
//如果当前任务已经完成,那么当前线程可以向下运行,否则把当前线程加入队列阻塞.
acquireSharedInterruptibly(0);
//判断状态 如果取消了就抛CancellationException异常.
if (getState() == CANCELLED)
throw new CancellationException();
//如果任务执行过程中出现异常,这里包装一下抛出ExecutionException.
if (exception != null)
throw new ExecutionException(exception);
return result;
} //获取结果
V innerGet(long nanosTimeout) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
//调用AbstractQueuedSynchronizer里的方法
// return tryAcquireShared(arg) >= 0 ||doAcquireSharedNanos(arg, nanosTimeout);
// 首先tryAcquireShared调用它获取锁,也就是看任务完事没,如果任务完事了就返回TRUE,那么执行逻辑同上。
// 如果获取不到锁,那么就阻塞当前线程给定的时间,如果时间到了再次任务还没完成则抛出异常。
if (!tryAcquireSharedNanos(0, nanosTimeout))
throw new TimeoutException();
if (getState() == CANCELLED)
throw new CancellationException();
if (exception != null)
throw new ExecutionException(exception);
return result;
} void innerSet(V v) {
for (;;) {
int s = getState();
if (s == RAN)
return;
if (s == CANCELLED) {
// aggressively release to set runner to null,
// in case we are racing with a cancel request
// that will try to interrupt runner
releaseShared(0);
return;
}
//正常完成 设置状态为RAN
if (compareAndSetState(s, RAN)) {
result = v;
releaseShared(0);
done(); //通知子类
return;
}
}
} void innerSetException(Throwable t) {
for (;;) {
int s = getState();
if (s == RAN)
return;
if (s == CANCELLED) {
// aggressively release to set runner to null,
// in case we are racing with a cancel request
// that will try to interrupt runner
releaseShared(0);
return;
}
//设置异常
if (compareAndSetState(s, RAN)) {
exception = t;
releaseShared(0);
done();//通知子类
return;
}
}
} //取消任务
boolean innerCancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
for (;;) {
int s = getState();
//如果任务已经结束,则返回FALSE
if (ranOrCancelled(s))
return false;
//设置任务的状态为CANCELLED
if (compareAndSetState(s, CANCELLED))
break;
}
//如果参数mayInterruptIfRunning=TRUE,那么设置线程的终端状态
if (mayInterruptIfRunning) {
Thread r = runner;
if (r != null)
r.interrupt();
}
//释放锁
releaseShared(0);
//调用子类方法,通知状态改变
done();
return true;
} void innerRun() {
//如果任务不是初始状态则直接结束
if (!compareAndSetState(READY, RUNNING))
return; runner = Thread.currentThread();
if (getState() == RUNNING) { // recheck after setting thread
V result;
try {
result = callable.call();
} catch (Throwable ex) {
//我们写的任务方法里如果出现异常则调用setException
setException(ex);
return;
}
//设置结果
set(result);
} else {
//释放锁
releaseShared(0); // cancel
}
} boolean innerRunAndReset() {
if (!compareAndSetState(READY, RUNNING))
return false;
try {
runner = Thread.currentThread();
if (getState() == RUNNING)
callable.call(); // don't set result
runner = null;
return compareAndSetState(RUNNING, READY);
} catch (Throwable ex) {
setException(ex);
return false;
}
}
}
}

参考资料:

  1、【Thinking in Java】

2、【源码分析】http://blog.csdn.net/kobejayandy/article/details/46293927

   3、【Java多线程编程中Future模式的详解】http://www.2cto.com/kf/201411/351903.html

  

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