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社区首页 >专栏 >Java 中 Future 的 get 方法超时会怎样？

Java 中 Future 的 get 方法超时会怎样？

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明明如月学长
发布于 2022-06-15 04:59:26
发布于 2022-06-15 04:59:26
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一、背景

很多 Java 工程师在准备面试时，会刷很多八股文，线程和线程池这一块通常会准备线程的状态、线程的创建方式，Executors 里面的一些工厂方法和为什么不推荐使用这些工厂方法，ThreadPoolExecutor 构造方法的一些参数和执行过程等。

工作中，很多人会使用线程池的 submit 方法 获取 Future 类型的返回值，然后使用 java.util.concurrent.Future#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit) 实现“最多等多久”的效果。

但很多人对此的理解只停留在表面上，稍微问深一点点可能就懵逼了。

比如，java.util.concurrent.Future#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit) 超时之后，当前线程会怎样？线程池里执行对应任务的线程会有怎样的表现？

如果你对这个问题没有很大的把握，说明你掌握的还不够扎实。

最常见的理解就是，“超时以后，当前线程继续执行，线程池里的对应线程中断”，真的是这样吗？

二、模拟

2.1 常见写法

下面给出一个简单的模拟案例：

代码语言：javascript
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package basic.thread;

import java.util.concurrent.*;

public class FutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {

        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);

        Future<?> future = executorService.submit(() -> {
            try {
                demo();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });

        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(threadName + "获取的结果 -- start");
        Object result = future.get(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
        System.out.println(threadName + "获取的结果 -- end :" + result);

    }

    private static String demo() throws InterruptedException {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(threadName + ",执行 demo -- start");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(threadName + ",执行 demo -- end");
        return "test";
    }
}

输出结果：

代码语言：javascript
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main获取的结果 -- start
pool-1-thread-1,执行 demo -- start
Exception in thread "main" java.util.concurrent.TimeoutException
	at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:205)
	at basic.thread.FutureDemo.main(FutureDemo.java:20)
pool-1-thread-1,执行 demo -- end

我们可以发现：当前线程会因为收到 TimeoutException 而被中断，线程池里对应的线程“却”继续执行完毕。

2.2 尝试取消

我们尝试对未完成的线程进行取消，发现 Future#cancel 有个 boolean 类型的参数。

代码语言：javascript
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    /**
     * Attempts to cancel execution of this task.  This attempt will
     * fail if the task has already completed, has already been cancelled,
     * or could not be cancelled for some other reason. If successful,
     * and this task has not started when {@code cancel} is called,
     * this task should never run.  If the task has already started,
     * then the {@code mayInterruptIfRunning} parameter determines
     * whether the thread executing this task should be interrupted in
     * an attempt to stop the task.
     *
     * After this method returns, subsequent calls to {@link #isDone} will
     * always return {@code true}.  Subsequent calls to {@link #isCancelled}
     * will always return {@code true} if this method returned {@code true}.
     *
     * @param mayInterruptIfRunning {@code true} if the thread executing this
     * task should be interrupted; otherwise, in-progress tasks are allowed
     * to complete
     * @return {@code false} if the task could not be cancelled,
     * typically because it has already completed normally;
     * {@code true} otherwise
     */
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

看源码注释我们可以知道：

当设置为 true 时，正在执行的任务将被中断（interrupted）；

当设置为 false 时，如果任务正在执行中，那么仍然允许任务执行完成。

2.2.1 cancel(false)

此时，为了不让主线程因为超时异常被中断，我们 try-catch 包起来。

代码语言：javascript
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package basic.thread;

import org.junit.platform.commons.util.ExceptionUtils;

import java.util.concurrent.*;

public class FutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {

        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);

        Future<?> future = executorService.submit(() -> {
            try {
                demo();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });

        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- start");
        try {
            Object result = future.get(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- end :" + result);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果异常:" + ExceptionUtils.readStackTrace(e));
        }
        future.cancel(false);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- cancel");
    }

    private static String demo() throws InterruptedException {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- start");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- end");
        return "test";
    }
}

结果：

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1653751759233,main获取的结果 -- start
1653751759233,pool-1-thread-1,执行 demo -- start
1653751759343,main获取的结果异常:java.util.concurrent.TimeoutException
	at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:205)
	at basic.thread.FutureDemo.main(FutureDemo.java:23)

1653751759351,main获取的结果 -- cancel
1653751760263,pool-1-thread-1,执行 demo -- end

我们发现，线程池里的对应线程在 cancel(false) 时，如果已经正在执行，则会继续执行完成。

2.2.2 cancel(true)

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package basic.thread;

import org.junit.platform.commons.util.ExceptionUtils;

import java.util.concurrent.*;

public class FutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {

        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);

        Future<?> future = executorService.submit(() -> {
            try {
                demo();
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + ", Interrupted:" + ExceptionUtils.readStackTrace(e));
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });

        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- start");
        try {
            Object result = future.get(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- end :" + result);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果异常:" + ExceptionUtils.readStackTrace(e));
        }
        future.cancel(true);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- cancel");
    }

    private static String demo() throws InterruptedException {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- start");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- end");
        return "test";
    }
}

执行结果：

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1653752011246,main获取的结果 -- start
1653752011246,pool-1-thread-1,执行 demo -- start
1653752011347,main获取的结果异常:java.util.concurrent.TimeoutException
	at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:205)
	at basic.thread.FutureDemo.main(FutureDemo.java:24)

1653752011363,pool-1-thread-1, Interrupted:java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
	at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
	at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)
	at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)
	at basic.thread.FutureDemo.demo(FutureDemo.java:36)
	at basic.thread.FutureDemo.lambda$main$0(FutureDemo.java:14)
	at java.util.concurrent.Executors$RunnableAdapter.call(Executors.java:511)
	at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

1653752011366,main获取的结果 -- cancel

可以看出，此时，如果目标线程未执行完，那么会收到 InterruptedException ，被中断。

当然，如果此时不希望目标线程被中断，可以使用 try-catch 包住，再执行其他逻辑。

代码语言：javascript
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package basic.thread;

import org.junit.platform.commons.util.ExceptionUtils;

import java.util.concurrent.*;

public class FutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {

        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);

        Future<?> future = executorService.submit(() -> {
            demo();
        });

        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- start");
        try {
            Object result = future.get(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- end :" + result);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果异常:" + ExceptionUtils.readStackTrace(e));
        }
        future.cancel(true);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- cancel");
    }

    private static String demo() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- start");
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo 被中断，自动降级");
        }
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- end");
        return "test";
    }
}

执行结果：

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1653752219803,main获取的结果 -- start
1653752219803,pool-1-thread-1,执行 demo -- start
1653752219908,main获取的结果异常:java.util.concurrent.TimeoutException
	at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:205)
	at basic.thread.FutureDemo.main(FutureDemo.java:19)

1653752219913,main获取的结果 -- cancel
1653752219914,pool-1-thread-1,执行 demo 被中断，自动降级
1653752219914,pool-1-thread-1,执行 demo -- end

三、回归源码

我们直接看 java.util.concurrent.Future#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit) 的源码注释，就可以清楚地知道各种情况的表现：

代码语言：javascript
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    /**
     * Waits if necessary for at most the given time for the computation
     * to complete, and then retrieves its result, if available.
     *
     * @param timeout the maximum time to wait
     * @param unit the time unit of the timeout argument
     * @return the computed result
     * @throws CancellationException if the computation was cancelled
     * @throws ExecutionException if the computation threw an
     * exception
     * @throws InterruptedException if the current thread was interrupted
     * while waiting
     * @throws TimeoutException if the wait timed out
     */
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

我们还可以选取几个常见的实现类，查看下实现的基本思路：

java.util.concurrent.FutureTask#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit)

代码语言：javascript
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AI代码解释
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   public V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        if (unit == null)
            throw new NullPointerException();
        int s = state;
        if (s <= COMPLETING &&
            (s = awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) <= COMPLETING)
            throw new TimeoutException();
        return report(s);
    }

java.util.concurrent.CompletableFuture#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit)

代码语言：javascript
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    /**
     * Waits if necessary for at most the given time for this future
     * to complete, and then returns its result, if available.
     *
     * @param timeout the maximum time to wait
     * @param unit the time unit of the timeout argument
     * @return the result value
     * @throws CancellationException if this future was cancelled
     * @throws ExecutionException if this future completed exceptionally
     * @throws InterruptedException if the current thread was interrupted
     * while waiting
     * @throws TimeoutException if the wait timed out
     */
    public T get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        Object r;
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        return reportGet((r = result) == null ? timedGet(nanos) : r);
    }
代码语言：javascript
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  /**
     * Returns raw result after waiting, or null if interrupted, or
     * throws TimeoutException on timeout.
     */
    private Object timedGet(long nanos) throws TimeoutException {
        if (Thread.interrupted())
            return null;
        if (nanos <= 0L)
            throw new TimeoutException();
        long d = System.nanoTime() + nanos;
        Signaller q = new Signaller(true, nanos, d == 0L ? 1L : d); // avoid 0
        boolean queued = false;
        Object r;
        // We intentionally don't spin here (as waitingGet does) because
        // the call to nanoTime() above acts much like a spin.
        while ((r = result) == null) {
            if (!queued)
                queued = tryPushStack(q);
            else if (q.interruptControl < 0 || q.nanos <= 0L) {
                q.thread = null;
                cleanStack();
                if (q.interruptControl < 0)
                    return null;
                throw new TimeoutException();
            }
            else if (q.thread != null && result == null) {
                try {
                    ForkJoinPool.managedBlock(q);
                } catch (InterruptedException ie) {
                    q.interruptControl = -1;
                }
            }
        }
        if (q.interruptControl < 0)
            r = null;
        q.thread = null;
        postComplete();
        return r;
    }

java.util.concurrent.Future#cancel 也一样

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/**
 * Attempts to cancel execution of this task.  This attempt will
 * fail if the task has already completed, has already been cancelled,
 * or could not be cancelled for some other reason. If successful,
 * and this task has not started when {@code cancel} is called,
 * this task should never run.  If the task has already started,
 * then the {@code mayInterruptIfRunning} parameter determines
 * whether the thread executing this task should be interrupted in
 * an attempt to stop the task.
 *
 * After this method returns, subsequent calls to {@link #isDone} will
 * always return {@code true}.  Subsequent calls to {@link #isCancelled}
 * will always return {@code true} if this method returned {@code true}.
 *
 * @param mayInterruptIfRunning {@code true} if the thread executing this
 * task should be interrupted; otherwise, in-progress tasks are allowed
 * to complete
 * @return {@code false} if the task could not be cancelled,
 * typically because it has already completed normally;
 * {@code true} otherwise
 */
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

java.util.concurrent.FutureTask#cancel

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public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
        if (!(state == NEW &&
              UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,
                  mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
            return false;
        try {    // in case call to interrupt throws exception
            if (mayInterruptIfRunning) {
                try {
                    Thread t = runner;
                    if (t != null)
                        t.interrupt();
                } finally { // final state
                    UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
                }
            }
        } finally {
            finishCompletion();
        }
        return true;
    }

可以看到 mayInterruptIfRunning 为 true 时，会执行 Thread#interrupt 方法

java.util.concurrent.CompletableFuture#cancel

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    /**
     * If not already completed, completes this CompletableFuture with
     * a {@link CancellationException}. Dependent CompletableFutures
     * that have not already completed will also complete
     * exceptionally, with a {@link CompletionException} caused by
     * this {@code CancellationException}.
     *
     * @param mayInterruptIfRunning this value has no effect in this
     * implementation because interrupts are not used to control
     * processing.
     *
     * @return {@code true} if this task is now cancelled
     */
    public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
        boolean cancelled = (result == null) &&
            internalComplete(new AltResult(new CancellationException()));
        postComplete();
        return cancelled || isCancelled();
    }

通过注释我们也发现，不同的实现类对参数的“效果”也有差异。

四、总结

我们学习时不应该想当然，不能纸上谈兵，对于不太理解的地方，可以多看源码注释，多看源码，多写 DEMO 去模拟或调试。

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原始发表：2022/06/14 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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和尚最近在学习基础的 Flutter Widget，原因在于很多基础的组件有很多容易忽视的注意事项，了解并熟悉后对整体的开发认知会有所提升；今天和尚学习一下 TextField 文本输入框；
阿策小和尚
2019/10/22
4.7K0
Android开发笔记（三十六）展示类控件
android
View是单个视图，所有的控件类都是从它派生出来；而ViewGroup是个视图组织，所有的布局视图类都是从它派生出来。由于View和ViewGroup是基类，因此很少会直接使用，偶尔用到的场景，主要有如下几个： 1、页面上需要单独显示一条横线或者竖线。如果填充图片显然不够经济，最简单的做法，就是在xml布局中增加一个View控件，高度或宽度设置为1dp，背景颜色设置为线条颜色，这样便实现了单独显示线条的需求。 2、点击事件的处理函数onClick(View v)，这里面我们要调用View的getId方法获取发生点击事件的控件id，从而进行该控件对应的点击处理。 3、在代码中设置某控件为可见或不可见或消失，此时需要使用View类的三个变量，分别是View.VISIBLE、View.INVISIBLE和View.GONE。
aqi00
2019/01/18
1.5K0
浅谈EditText控件的inputType类型
android
android:inputType="none"--默认 android:inputType="text"--输入文本字符 android:inputType="textCapCharacters"--字母大写 android:inputType="textCapWords"--单词首字母大小 android:inputType="textCapSentences"--仅第一个字母大小 android:inputType="textAutoCorrect"--自动更正 android:i
听着music睡
2018/06/08
1.8K0
11/19Android开发笔记—EditTex多行输入及相关问题
其他
从今天起可以传最近的了，虽然依旧会有些延迟O(∩_∩)O~。由于直接在真机上运行了，相关图片只能回头用虚拟机单独截了。
WindCoder
2018/09/20
8680
11/19Android开发笔记—EditTex多行输入及相关问题
TextView属性和方法大全
android
前面简单学习了一些Android UI的一些基础知识，那么接下来我们一起来详细学习Android的UI界面基本组件。 一、认识TextView 我们知道前面学习的HelloWorld应用程序中就是使用
分享达人秀
2018/02/02
2.1K0
TextView属性和方法大全
[android] 短信发送器
短信androidapi编程算法
/*****************2016年4月23日 更新********************************/
唯一Chat
2019/09/10
4.4K0
超全的Android组件及UI框架
容器textview编程算法androidide
设计和代码切换，一般情况下，我们 UI 布局都是先拖再细调整，也就是先用设计默认拖出一个大概的布局，然后用代码来微调
红目香薰
2022/11/29
6.3K0
超全的Android组件及UI框架
自定义键盘（二）[通俗易懂]
android
上一篇文章只是自定义了一个键盘的样式，并未和任何的输入框进行关联。只有和输入框进行关联才能是一个有用的键盘。不知道你有没有注意到应用市场上有这样一类app：第三方输入法app，比如讯飞输入法，搜狗输入法；
全栈程序员站长
2022/08/04
9870
Flutter TextField详解
githubgit开源https网络安全
TextField是一个material design风格的输入框，本身有多种属性，除此之外装饰器InputDecoration也有多种属性，但都比较简单，所以不必担心，且听我娓娓道来。
yechaoa
2022/06/10
4.3K0
Flutter TextField详解
【Flutter实战】文本组件及五大案例
androidios
老孟导读：大家好，这是【Flutter实战】系列文章的第二篇，这一篇讲解文本组件，文本组件包括文本展示组件（Text和RichText）和文本输入组件（TextField），基础用法和五个案例助你快速掌握。
老孟Flutter
2020/09/11
7.3K0
【Flutter实战】文本组件及五大案例
SearchView使用详解
androidhttpsgithub网络安全git
搜索在一般APP中是基本功能，且非常重要。 常见的有组装的EditText，今天主要讲的是SearchView。
yechaoa
2022/06/10
1.2K0
SearchView使用详解
study - 一文入门正则表达式
编程算法正则表达式
如图所示的正则，将日期和时间都括号括起来。这个正则中一共有两个分组，日期是第 1 个，时间是第 2 个。
stark张宇
2023/03/04
5740
Flutter组件学习（三）—— 输入框TextFiled
iosgithubgitandroid开源
Google 前两天发布了 Flutter 1.0 正式版本，正式版发布之后，LZ身边越来越多的人都开始入坑了，不得不说 Flutter 框架的魅力还是很吸引人的哈，所以我们更要抓紧学习了；之前我写了两篇文章来介绍 Flutter中的Text组件 和 Flutter中的Image组件，今天我们继续学习输入框 TextFiled 组件，话不多说，先上图：
用户2802329
2018/12/26
2.6K0
React Native控件只TextInput
reactnativeandroid
TextInput是一个允许用户在应用中通过键盘输入文本的基本组件。本组件的属性提供了多种特性的配置，譬如自动完成、自动大小写、占位文字，以及多种不同的键盘类型（如纯数字键盘）等等。 比如官网最简单的写法： import React, { Component } from 'react'; import { AppRegistry, TextInput } from 'react-native'; class UselessTextInput extends Component { construct
xiangzhihong
2018/02/05
3.7K0
React Native控件只TextInput
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鹅厂写码13年，我总结的程序员高效阅读方法论进程，线程，协程 - 你了解多少？微服务与分布式系统设计看这篇就够了！腾讯文档表格卡顿指标探索之路从Hadoop1.0到Hadoop2.0架构的优化和发展探索详解微服务架构：由浅入深带你了解底层注册中心
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