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。

原文发布于微信公众号 - IT大咖说(itdakashuo)

原文发表时间:2019-06-26

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