1. 什么是 FutureTask

1.1 引言

在并发编程中，FutureTask是一个非常有用的工具类，它可以用于表示一个异步计算的结果。FutureTask实现了Future接口，可以获取计算的结果，还可以使用线程池来执行计算。本文将介绍FutureTask的基本概念、使用方法以及源码分析，希望能帮助读者更好地理解FutureTask的原理和应用。

2. FutureTask的基本概念

FutureTask 是 Java 提供的一个可取消的异步计算任务类，它表示一个计算的结果。FutureTask 可以使用 Runnable 或 Callable 来构造，并可以通过 ExecutorService 来执行。

FutureTask 提供了三种状态：等待（pending）、完成（completed）和取消（canceled）。当一个 FutureTask 对象被构造时，它处于等待状态。当计算完成时，它进入完成状态。如果计算被取消，它进入取消状态。

FutureTask 提供了一些方法来管理计算结果和状态。常用的方法包括：

• get() 方法：获取计算的结果，如果计算尚未完成，则阻塞当前线程，直到计算完成。
• isDone() 方法：判断计算是否完成。
• cancel() 方法：尝试取消计算任务，如果计算已经完成或已经取消，则返回 false，否则返回 true。

3. FutureTask 的使用方法

下面通过一个示例来介绍 FutureTask 的基本使用方法。

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class FutureTaskExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 Callable 实例
        Callable<Integer> callable = () -> {
            Thread.sleep(1000);
            return 42;
        };

        // 创建一个 FutureTask 实例
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);

        // 创建一个线程执行 FutureTask
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();

        // 获取计算结果
        try {
            int result = futureTask.get();
            System.out.println("计算结果：" + result);
        } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述示例中，我们首先创建了一个 Callable 实例，它表示一个计算任务。然后，我们通过将 Callable 实例作为参数传递给 FutureTask 的构造方法，创建了一个 FutureTask 实例。接着，我们创建一个线程，并将 FutureTask 对象作为任务传递给线程来执行。最后，我们调用 FutureTask 的 get() 方法来获取计算结果，并打印出来。

4. FutureTask 的源码分析

FutureTask 的源码比较复杂，涉及到了线程同步、状态管理等方面。下面我们主要分析 FutureTask 的核心方法和实现原理。

4.1 构造方法

FutureTask 的构造方法有多种重载形式，可以接受 Runnable、Callable 或 CompletionService 参数。其中，Runnable 和 Callable 形式的构造方法都需要将任务对象作为参数。

// Runnable 形式的构造方法
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {...}

// Callable 形式的构造方法
public FutureTask(Callable<V> callable) {...}

在构造方法中，FutureTask 会创建一个 Sync 对象来管理状态和同步操作。Sync 是 FutureTask 的内部类，它继承自 AbstractQueuedSynchronizer 并实现了 Future 接口。

4.2 get() 方法

get() 方法用于获取计算结果。如果计算尚未完成，则 get() 方法会阻塞当前线程，直到计算完成。在 FutureTask 中，get() 方法的实现非常简单，它会调用 Sync 的内部方法 acquireSharedInterruptibly() 来等待计算完成。

public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
    return sync.innerGet();
}

// Sync 类的内部实现
private V innerGet() throws InterruptedException, ExecutionException {
    acquireSharedInterruptibly(0);
    if (getState() == CANCELLED)
        throw new CancellationException();
    if (exception != null)
        throw new ExecutionException(exception);
    return result;
}

4.3 isDone() 方法

isDone() 方法用于判断计算是否完成。在 FutureTask 中，isDone() 方法会直接调用 Sync 的 isDone() 方法来判断计算状态。

public boolean isDone() {
    return sync.isDone();
}

// Sync 类的内部实现
private boolean isDone() {
    return getState() != NEW;
}

4.4 cancel() 方法

cancel() 方法用于尝试取消计算任务。如果计算已经完成或已经取消，则 cancel() 方法返回 false，否则返回 true。在 FutureTask 中，cancel() 方法会调用 Sync 的内部方法 cancel() 来取消计算任务。

public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
    return sync.innerCancel(mayInterruptIfRunning);
}

// Sync 类的内部实现
private boolean innerCancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
    if (compareAndSetState(NEW, CANCELLED)) {
        if (mayInterruptIfRunning) {
            Thread t = runner;
            if (t != null)
                t.interrupt();
        }
        releaseShared(0);
        return true;
    }
    return false;
}

5. 总结

本文介绍了 FutureTask 的基本概念、使用方法和源码分析。FutureTask 是一个非常有用的工具类，它可以表示一个异步计算的结果，并提供了一些方法来管理计算结果和状态。通过使用 FutureTask，我们可以更好地处理并发编程中的异步计算任务。