FutureTask

FutureTask是Future的實現，用來非同步任務的獲取結果，可以啟動和取消非同步任務，查詢非同步任務是否計算結束以及獲取最終的非同步任務的結果。通過get()方法來獲取非同步任務的結果，但是會阻塞當前執行緒直至非同步任務執行結束。一旦任務執行結束，任務不能重新啟動或取消，除非呼叫runAndReset()方法。

程式碼示例：

public class ThreadTest {

  public static void main(String[] args) throws Exception {

    Callable<String> myCallable = new MyCallableThread();
    FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(myCallable);
    Thread myCallableThread = new Thread(futureTask);
    myCallableThread.setName("MyThread-implements-Callable-test");
    myCallableThread.start();
    System.out.println("Run by Thread:" + futureTask.get());

    //通過執行緒池執行
    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
    executorService.submit(futureTask);
    executorService.shutdown();
    System.out.println("Run by ExecutorService:" + futureTask.get());
  }
}

class MyCallableThread implements Callable<String> {

  @Override
  public String call() throws Exception {
    return Thread.currentThread().getName();
  }
}
 

實現一個自己的FutureTask

根據FutureTask核心原理，要實現一個FutureTask必須滿足以下方面：

• 需要泛型定義用以返回結果型別
• 需要一個callable物件，在構造方法中傳入
• 需要實現runnable介面，在run方法中實現具體結果計算
• 需要一個公開的get方法來獲取結果
• 如果執行緒沒有執行完，則呼叫get方法的執行緒需要進入等待佇列
• 需要一個欄位記錄執行緒執行的狀態
• 需要一個等待佇列儲存等待結果的執行緒

程式碼示例：

/**
 * 1. 泛型定義
 * 2. 構造方法 callable
 * 3. 實現了runnable
 * 4. get方法返回callable執行結果
 * 5. get方法有阻塞的效果（未執行結束的話）
 */
public class MyFutureTask<T> implements Runnable {

  // 程式執行的結果
  private T result;

  // 要執行的任務
  private Callable<T> callable;

  // 任務執行的狀態
  private volatile int state = NEW;

  // 任務執行的狀態值
  private static final int NEW = 0;
  private static final int RUNNING = 1;
  private static final int FINISHED = 2;

  // 獲取結果的執行緒等待佇列
  LinkedBlockingQueue<Thread> waiters = new LinkedBlockingQueue<>(100);

  // 執行當前FutureTask的執行緒，用CAS進行爭搶
  AtomicReference<Thread> runner = new AtomicReference<>();

  public MyFutureTask(Callable<T> task) {
    this.callable = task;
  }

  @Override
  public void run() {
    // 判斷當前物件的狀態，如果是New且搶鎖成功就執行
    if (state != NEW || !runner.compareAndSet(null, Thread.currentThread())) return;
    state = RUNNING;
    try {
      result = callable.call();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      state = FINISHED;
    }

    // 方法執行完，喚醒所有執行緒
    while (true) {
      Thread waiterThread = waiters.poll();
      if (waiterThread == null) break;
      LockSupport.unpark(waiterThread);
    }
  }

  public T get() {
    // 如果狀態不是FINISHED，則進入等待佇列
    if (state != FINISHED) {
      waiters.offer(Thread.currentThread());
    }
    while (state != FINISHED) {
      LockSupport.park();
    }
    return result;
  }
}

// MyFutureTask 測試
public class FutureTaskTest {
  public static void main(String[] args) {

    Callable<String> myCallable = new MyCallableThread();
    MyFutureTask<String> futureTask = new MyFutureTask<>(myCallable);
    Thread myCallableThread = new Thread(futureTask);
    myCallableThread.setName("MyFutureTask-test");
    myCallableThread.start();
    System.out.println("Run by Thread:" + futureTask.get());
  }
}

class MyCallableThread implements Callable<String> {

  @Override
  public String call() throws Exception {
    return Thread.currentThread().getName();
  }
}