Java并发包源码分析：任务异步执行的结果Future和FutureTask

Runnable任务在Executor线程执行器当中是异步执行的，而有些任务是需要返回执行结果的，故在Executor派生接口ExecutorService接口中定义了带返回结果的提交方法submit，其中返回结果为Future接口的对象。

Future接口主要提供了异步返回任务执行结果，取消任务执行，获取任务执行状态的功能，接口定义如下：

FutureTask：异步结果

Future接口的主要实现类为FutureTask，FutureTask同时实现了Runnable和Future接口，故对应的对象实例可以作为任务提交到Executor线程执行器中执行，然后通过自身来获取任务执行结果或者取消任务执行：

即FutureTask的对象实例被Executor线程执行器内部线程池的某个工作线程和调用get方法等待获取结果的应用主线程所共享，故Executor内部线程池的工作线程在执行完这个任务后，可以通知和唤醒调用get阻塞等待执行结果的应用主线程，应用主线程也可以取消该任务的执行，然后通知工作线程。

在FutureTask中定义了volatile修饰的状态变量state来进行Executor中的工作线程和应用主线程之间的交互，即工作线程产生任务执行结果，通知应用主线程获取；应用主线程请求取消任务执行，通知工作线程停止该任务执行。在内部实现中通过将state与以下状态常量进行大小比较来获取任务执行情况，如是正常执行成功还是异常退出，被取消等。

一、提交任务到Executor线程执行器

提交任务到Executor线程执行器，对应AbstractExecutorService的submit方法实现如下：在submit中创建了一个FutureTask对象来包装应用定义的Runnable接口实现类task，调用execute将该对象交给Executor线程执行器执行，然后返回该对象引用给应用主线程。

二、应用主线程调用get等待执行结果

在FutureTask中的get方法实现如下：

任务状态state小于等于COMPLETING表示任务还没开始执行，则应用主线程调用awaitDone阻塞休眠，等待Executor的工作线程执行任务并通知唤醒该应用主线程。具体过程如下：

在FutureTask内部维护了一个单向链表waiters，用于存放当前等待该任务执行结果的线程，在任务执行完成时，遍历该链表，唤醒每个等待线程。

三、Executor工作线程执行任务

Executor的工作线程执行该任务时，会调用该任务的run方法，即FutureTask的run方法，如下为FutureTask的run方法定义：首先检查任务状态state是否为NEW，是，即还没执行过也没有被取消等，则进行往下执行。执行完成之后，产生执行结果result，调用set方法来处理这个结果。

set方法的定义如下：将执行结果赋值给FutureTask的成员变量outcome，更新任务执行状态state为NORMAL，最后调用finishCompletion通知所有等待这个任务执行结果的线程。

finishCompletion的实现如下：遍历任务等待线程链表，使用LockSupport.unpart唤醒对应的线程，然后将该等待线程从链表中移除。

然后回到get方法，应用主线程从awaitDone阻塞返回后，通过report方法来检测执行状态并返回任务执行结果。

四、应用主线程取消任务

在应用主线程中，可以通过调用FutureTask的cancel方法来取消该任务的执行，cancel方法的定义如下：主要是更新任务的状态state为INTERRUPTING或者CANCELLED，然后根据mayInterruptIfRunning来控制如果该任务已经在执行，是否中断对应的工作线程来中止该任务的执行，最后调用finishCompletion方法来唤醒等待这个任务执行结果的线程，避免该任务被取消后，这些线程还在阻塞等待结果。

在Executor的工作线程执行这个任务时，会调用FutureTask的run方法，在run方法中是先检查任务的状态state，如果发现不是NEW，即可能是CANCELLED，INTERRUPTING等，则直接返回，退出该任务的执行。