有返回结果的异步任务Futrue与Callable

上一篇讲解了线程池execute方法详细执行过程，execute接受Runnable参数但没有返回执行结果，在需要有执行结果的地方就不太适用了。

异步任务有返回值

如果出现一个计算量稍大用时较长而后面需要结果的情况，可以先把这个任务提交到另外的线程异步执行，主线程仍然继续做运行等到需要计算结果的时候再来获取，但是提供异步计算Runnable或者说线程Thread都不返回结果。

但Java中提供了Future与Callable来实现可以获取异步执行结果的一套框架，在上一篇文章中线程池的execute方法没有返回值，但是线程池提供的submit方法支持返回值，而submit利用Future与Callable实现。

Future与Callable简单解释

Callable接口声明了一个方法call提供一个泛型的返回结果，

Future接口声明了5个接口：

cancel方法：取消任务，如果任务取消成功则返回true，如果任务取消失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则都返回false。；。

isCancelled方法：表示任务是否已经被取消。

isDone方法：表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；

get()方法：用来获取任务结果，这个方法会阻塞线程，会一直等到任务执行完毕才返回；get(long timeout, TimeUnit unit)方法如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。

再看线程池的submit

线程池提供了三个submit都继承至AbstractExecutorService的实现，源码如下图：

三个方法接受不同的参数，但都会作为newTaskFor方法的参数生成一个RunnableFuture类的对象，所以最关键在于RunnableFuture类。

而RunnableFuture也简单是一个接口并且继承了Runnable与Future，所以它可以被当作Runnable用在线程池的execute方法中，而同时又拥有Future的所有功能。

而submit通过newTaskFor生成的实际上是RunnableFuture子类，通过看源码实际上生成的是RunnableFuture的实现类FutureTask，最终的关键就是FutureTask类。

最关键类FutureTask详解

FutureTask实现RunnableFuture，RunnableFuture继承Runnable与Future，所以可以当作Runnable在线程池中使用，作为execute方法的参数，同时它也是Future的真正实现者，它的关键属性如下图：

前面提到的Future几个方法在FutureTask中得到了实现，实现也很简单，源码如上图FutureTask维护一个状态state，来表示任务状态取消、中断、完成等。

我们都是通过Future的get方法来获取结果，而FutureTask对get方法实现也简单：

首先判断state的状态，如果大于3则抛出异常；

等于3则说明已经完成会执行Thread.yield()让出CPU；

小于3则说明任务还没有完成，就会把线程组装成WaitNode加入到waiters中，并中断当前线程；

从上一篇知道execute最终是执行参数的run方法，在这里也就是FutureTask的run方法执行过程如下：

首先执行callable的call方法获取到返回结果；

CAS方式把状态从0设置为1；

如果设置成功（保证线程安全）把结果赋值给outcome；

第四步把状态从1设置为2，表示完成；

最后唤醒waiters链表中的线程。

总结

可以看到有返回结果的异步实现最终依赖FutureTask，它同时实现了Runnable与Future，拥有一个Callable属性。get方法根据FutureTask的状态会把线程挂起并放到等待链表中了。

同时它可以被用到线程池中被执行，在线程池中最后会调用它的run方法，run方法会调用Callable的call方法也就是真正计算的方法，返回结果后会修改FutureTask的状态并唤醒等待链表的线程。

线程池的submit方法还支持Runnable参数，但是FutureTask执行的是Callable的call方法，那么Runnable中的run是怎么转换成Callable的call方法呢？

实际上也很简单，采用适配器模式，建一个Callable的子类RunnableAdapter，它保存一个Runnable属性，RunnableAdapter的call方法调用Runnable的run方法，至于返回的结果为null或者自己传一个结果。

所以要实现有返回结果的异步任务，要么实现Callable并实现call方法，或者创建一个Runnable的实现类也行。

Java程序员日常学习笔记，如理解有误欢迎各位交流讨论！