本篇文章給大家分享的是有關(guān)Java異步編程中如何進(jìn)行FutureTask源碼分析，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

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Java的異步編程是一項非常常用的多線程技術(shù)。

但之前的任務(wù)主要傾向于線程池，并沒有講到異步編程方面的內(nèi)容。

萬事從示例開始，我們先通過示例Demo有一個直觀的印象，再深入去了解概念與原理。

使用示例

使用上比較簡單，

運(yùn)行結(jié)果：

任務(wù)1異步執(zhí)行：0
任務(wù)2異步執(zhí)行：0
任務(wù)2異步執(zhí)行：1
...
任務(wù)2異步執(zhí)行：45
同步代碼
任務(wù)2異步執(zhí)行：24
...
任務(wù)1異步執(zhí)行：199
任務(wù)1:執(zhí)行完成
...
任務(wù)2異步執(zhí)行：199
任務(wù)2：執(zhí)行完成

假若你多次執(zhí)行這個程序，會發(fā)現(xiàn)結(jié)果大大的不一樣，因?yàn)閮蓚€任務(wù)和同步代碼是異步由多條線程執(zhí)行的，打印的結(jié)果當(dāng)然是隨機(jī)的。

回顧這個Demo做了什么，

1. 構(gòu)建了一個線程池

2. 往線程池里面丟兩個需要執(zhí)行的任務(wù)

3. 最后獲取這兩個任務(wù)的結(jié)果

其中第二點(diǎn)是異步執(zhí)行兩個任務(wù)，這兩個任務(wù)和主線程分別是用了三個線程并發(fā)執(zhí)行的，第三點(diǎn)是在主線程中同步等待兩個任務(wù)的結(jié)果。

很容易看出來，異步編程的好處就在于可以讓不相干的任務(wù)異步執(zhí)行，不阻塞主線程。若是主線程需要異步執(zhí)行的結(jié)果，此時再去等待結(jié)果會更加高效，提高程序的執(zhí)行效率。

下面來看看整個流程的實(shí)現(xiàn)原理。

源碼分析

一般在實(shí)際項目中，都會有配置有自己的線程池，建議大家在用異步編程時，配置一個專用的線程池，做好線程隔離，避免異步線程影響到其他模塊的工作。Demo中為了方便，直接調(diào)用Exectors的方法生成一個臨時的線程池，日常不建議使用。

我們從這個ExecutorService.submit()方法入手，看看整體實(shí)現(xiàn)。

ExecutorService.submit()定義一個接口。這個接口接收一個Callable參數(shù)（執(zhí)行的任務(wù)），返回一個Future（計算結(jié)果）。

Callable，相當(dāng)于一個需要執(zhí)行的任務(wù)。它不接收任何參數(shù)，可以返回結(jié)果，可以拋出異常。相類似的還有Runnable，它也是不接收，不同點(diǎn)在于它不返回結(jié)果，也不拋異常，異常需要在任務(wù)內(nèi)部處理。總結(jié)來說Callable更像一個方法的調(diào)用，Runnable則是一個不需要理會結(jié)果的調(diào)用。在JDK 8以后，它們都可以通過Lamda表達(dá)式寫法去替代內(nèi)部類的寫法（詳見Demo）。

Future，一個異步計算的結(jié)果。調(diào)用get()方法可以得到對應(yīng)的計算結(jié)果，如果調(diào)用時沒有異步計算完，會阻塞等待計算的結(jié)果。同時它還提供方法可以嘗試取消任務(wù)的執(zhí)行。

看回ExecutorService.submit()的實(shí)現(xiàn)，代碼在實(shí)現(xiàn)類AbstractExecutorService中。

除了它接口的實(shí)現(xiàn)，還提供了兩種變形。原來接口只接收Callable參數(shù)，實(shí)現(xiàn)類中還新增了接收Runnable參數(shù)的。

如果看過之前寫的《你真的懂ThreadPoolExecutor線程池技術(shù)嗎？看了源碼你會有全新的認(rèn)識》，應(yīng)該了解ThreadPoolExecutor執(zhí)行任務(wù)是可以調(diào)用execute()方法的。而這里面submit()方法則是為Callable/Runnable加多一層FutureTask，從而 使執(zhí)行結(jié)果有一個存放的地方，同時也添加一個可以取消的功能。原本的execute()只能執(zhí)行任務(wù)，不會返回結(jié)果的，具體實(shí)現(xiàn)原理可以看看之前的文章分析。

FutureTask是RunnableFuture的實(shí)現(xiàn)。而RunnableFuture是繼承Future和Runnable接口的，定義run()接口。

因?yàn)?code>FutureTask有run()接口，所以可以直接用一個Callable/Runnable創(chuàng)建一個FutureTask單獨(dú)執(zhí)行。但這樣并沒有異步的效果，因?yàn)闆]有啟用新的線程去跑，而是在原來的線程阻塞執(zhí)行的。

到這里我們清楚知道了，submit()方法重點(diǎn)是利用Callable/Runnable創(chuàng)建一個FutureTask，然后多線程執(zhí)行run()方法，達(dá)到異步處理并且得到結(jié)果的效果。而FutureTask的重點(diǎn)則是run()方法如何持有保存計算的結(jié)果。

FutureTask.run()

首先判斷futureTask對象的state狀態(tài)，如果不是NEW的話，證明已經(jīng)開始運(yùn)行過了，則退出執(zhí)行。同時futureTask對象通過CAS，把當(dāng)前線程賦值給變量runner（是Thread類型，說明對象使用哪個線程執(zhí)行的），如果CAS失敗則退出。

外層try{}代碼塊中，對callable判空和state狀態(tài)必須是NEW。內(nèi)層try{}代碼真正調(diào)用callable，開始執(zhí)行任務(wù)。若執(zhí)行成功，則把ran變量設(shè)為true，保存結(jié)果在result變量中，證明已跑成功過了；若拋異常了，則設(shè)為false，result為空，并且調(diào)用setException()保存異常。最后如果ran為true的話，則調(diào)用set()保存result結(jié)果。

看下setException()和set()的實(shí)現(xiàn)。

兩者的基本流程一樣，CAS置換狀態(tài)，保存結(jié)果在outcome變量道中，但setException()保存的結(jié)果類型固定是Throwable。另外一個不同在于最終state狀態(tài)，一個是EXCEPTION，一個是NORMAL。

這兩個方法最后都調(diào)用了finishCompletion()。這個方法主要是配合線程池喚醒下一個任務(wù)。

FutureTask.get()

從上面run()方法得知，最后執(zhí)行的結(jié)果放在了outcome變量中。那最終怎么從其中取出結(jié)果來，我們來看看get()方法。

從源碼可知，get()方法分兩步。第一步，先判斷狀態(tài)，如果計算為完成，則需要阻塞地等待完成。第二步，如果完成了，則調(diào)用report()方法獲取結(jié)果并返回。

先看看awaitDone()阻塞等待完成。該方法可以選用超時功能。

在自旋的for()循環(huán)中，

• 先判斷是否線程被中斷，中斷的話拋異常退出。

• 然后開始判斷運(yùn)行的state值，如果state大于COMPLETING，證明計算已經(jīng)是終態(tài)了，此時返回終態(tài)變量。

• 若state等于COMPLETING，證明已經(jīng)開始計算，并且還在計算中。此時為了避免過多的CPU時間放在這個for循環(huán)的自旋上，程序執(zhí)行Thread.yield()，把線程從運(yùn)行態(tài)降為就緒態(tài)，讓出CPU時間。

• 若以上狀態(tài)都不是，則證明state為NEW，還沒開始執(zhí)行。那么程序在當(dāng)前循環(huán)現(xiàn)在會新增一個WaitNode，在下一個循環(huán)里面調(diào)用 LockSupport.park()把當(dāng)前線程阻塞。當(dāng)run()方法結(jié)束的時候，會再次喚醒此線程，避免自旋消耗CPU時間。

• 如果選用了超時功能，在阻塞和自旋過程中超時了，則會返回當(dāng)前超時的狀態(tài)。

第二步的report()方法比較簡單。

• 如果狀態(tài)是NORMAL，正常結(jié)束的話，則把outcome變量返回；

• 如果是取消或者中斷狀態(tài)的，則拋出取消異常；

• 如果是EXCEPTION，則把outcome當(dāng)作異常拋出（之前setException()保存的類型就是Throwable）。從而整個get()會有一個異常拋出。

至此我們已經(jīng)比較完整地了解Executor+Future的框架原理了，而FutureTask則是該框架的主要實(shí)現(xiàn)。下面總結(jié)下要點(diǎn)

1. Executor.sumbit()方法異步執(zhí)行一個任務(wù)，并且返回一個Future結(jié)果。

2. submit()的原理是利用Callable創(chuàng)建一個FutureTask對象，然后執(zhí)行對象的run()方法，把結(jié)果保存在outcome中。

3. 調(diào)用get()獲取outcome時，如果任務(wù)未完成，會阻塞線程，等待執(zhí)行完畢。

4. 異常和正常結(jié)果都放在outcome中，調(diào)用get()獲取結(jié)果或拋出異常。

以上就是Java異步編程中如何進(jìn)行FutureTask源碼分析，小編相信有部分知識點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿姷交蛴玫降?。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識。更多詳情敬請關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。