java多線程編程同步器Future和FutureTask解析及代碼示例

publicinterfaceFuture<V>Future表示異步計(jì)算的結(jié)果。它提供了檢查計(jì)算是否完成的方法，以等待計(jì)算的完成，并獲取計(jì)算的結(jié)果。計(jì)算完成后只能使用get方法來(lái)獲取結(jié)果，如有必要，計(jì)算完成前可以阻塞此方法。取消則由cancel方法來(lái)執(zhí)行。還提供了其他方法，以確定任務(wù)是正常完成還是被取消了。一旦計(jì)算完成，就不能再取消計(jì)算。如果為了可取消性而使用Future但又不提供可用的結(jié)果，則可以聲明Future<?>形式類型、并返回null作為底層任務(wù)的結(jié)果。

Future主要定義了5個(gè)方法：

1)booleancancel(booleanmayInterruptIfRunning)：試圖取消對(duì)此任務(wù)的執(zhí)行。如果任務(wù)已完成、或已取消，或者由于某些其他原因而無(wú)法取消，則此嘗試將失敗。當(dāng)調(diào)用cancel時(shí)，如果調(diào)用成功，而此任務(wù)尚未啟動(dòng)，則此任務(wù)將永不運(yùn)行。如果任務(wù)已經(jīng)啟動(dòng)，則mayInterruptIfRunning參數(shù)確定是否應(yīng)該以試圖停止任務(wù)的方式來(lái)中斷執(zhí)行此任務(wù)的線程。此方法返回后，對(duì)isDone()的后續(xù)調(diào)用將始終返回true。如果此方法返回true，則對(duì)isCancelled()的后續(xù)調(diào)用將始終返回true。

2）booleanisCancelled()：如果在任務(wù)正常完成前將其取消，則返回true。

3）booleanisDone()：如果任務(wù)已完成，則返回true。可能由于正常終止、異常或取消而完成，在所有這些情況中，此方法都將返回true。

4）Vget()throwsInterruptedException,ExecutionException：如有必要，等待計(jì)算完成，然后獲取其結(jié)果。

5）Vget(longtimeout,TimeUnitunit)throwsInterruptedException,ExecutionException,TimeoutException：如有必要，最多等待為使計(jì)算完成所給定的時(shí)間之后，獲取其結(jié)果（如果結(jié)果可用）。

Future<V>接口

Future<V>接口是用來(lái)獲取異步計(jì)算結(jié)果的，說(shuō)白了就是對(duì)具體的Runnable或者Callable對(duì)象任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果進(jìn)行獲取(get()),取消(cancel()),判斷是否完成等操作。我們看看Future接口的源碼：

public interface Future<V> { 
 boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); 
 boolean isCancelled(); 
 boolean isDone(); 
 V get() throws InterruptedException, ExecutionException; 
 V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; 
} 

方法解析：

Vget()：獲取異步執(zhí)行的結(jié)果，如果沒(méi)有結(jié)果可用，此方法會(huì)阻塞直到異步計(jì)算完成。

Vget(Longtimeout,TimeUnitunit)：獲取異步執(zhí)行結(jié)果，如果沒(méi)有結(jié)果可用，此方法會(huì)阻塞，但是會(huì)有時(shí)間限制，如果阻塞時(shí)間超過(guò)設(shè)定的timeout時(shí)間，該方法將拋出異常。

booleanisDone()：如果任務(wù)執(zhí)行結(jié)束，無(wú)論是正常結(jié)束或是中途取消還是發(fā)生異常，都返回true。

booleanisCanceller()：如果任務(wù)完成前被取消，則返回true。

booleancancel(booleanmayInterruptRunning)：如果任務(wù)還沒(méi)開(kāi)始，執(zhí)行cancel(...)方法將返回false；如果任務(wù)已經(jīng)啟動(dòng)，執(zhí)行cancel(true)方法將以中斷執(zhí)行此任務(wù)線程的方式來(lái)試圖停止任務(wù)，如果停止成功，返回true；當(dāng)任務(wù)已經(jīng)啟動(dòng)，執(zhí)行cancel(false)方法將不會(huì)對(duì)正在執(zhí)行的任務(wù)線程產(chǎn)生影響(讓線程正常執(zhí)行到完成)，此時(shí)返回false；當(dāng)任務(wù)已經(jīng)完成，執(zhí)行cancel(...)方法將返回false。mayInterruptRunning參數(shù)表示是否中斷執(zhí)行中的線程。

通過(guò)方法分析我們也知道實(shí)際上Future提供了3種功能：（1）能夠中斷執(zhí)行中的任務(wù)（2）判斷任務(wù)是否執(zhí)行完成（3）獲取任務(wù)執(zhí)行完成后額結(jié)果。

但是我們必須明白Future只是一個(gè)接口，我們無(wú)法直接創(chuàng)建對(duì)象，因此就需要其實(shí)現(xiàn)類FutureTask登場(chǎng)啦。

FutureTask類

FutureTask可用于異步獲取執(zhí)行結(jié)果或取消執(zhí)行任務(wù)的場(chǎng)景。通過(guò)傳入Runnable或者Callable的任務(wù)給FutureTask，直接調(diào)用其run方法或者放入線程池執(zhí)行，之后可以在外部通過(guò)FutureTask的get方法異步獲取執(zhí)行結(jié)果，因此，F(xiàn)utureTask非常適合用于耗時(shí)的計(jì)算，主線程可以在完成自己的任務(wù)后，再去獲取結(jié)果。另外，F(xiàn)utureTask還可以確保即使調(diào)用了多次run方法，它都只會(huì)執(zhí)行一次Runnable或者Callable任務(wù)，或者通過(guò)cancel取消FutureTask的執(zhí)行等。

我們來(lái)看看FutureTask的實(shí)現(xiàn)

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> { 

FutureTask類實(shí)現(xiàn)了RunnableFuture接口，我們看一下RunnableFuture接口的實(shí)現(xiàn)：

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> { 
 void run(); 
} 

分析：FutureTask除了實(shí)現(xiàn)了Future接口外還實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，因此FutureTask也可以直接提交給Executor執(zhí)行。當(dāng)然也可以調(diào)用線程直接執(zhí)行（FutureTask.run()）。接下來(lái)我們根據(jù)FutureTask.run()的執(zhí)行時(shí)機(jī)來(lái)分析其所處的3種狀態(tài)：

（1）未啟動(dòng)，F(xiàn)utureTask.run()方法還沒(méi)有被執(zhí)行之前，F(xiàn)utureTask處于未啟動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)FutureTask，而且沒(méi)有執(zhí)行FutureTask.run()方法前，這個(gè)FutureTask也處于未啟動(dòng)狀態(tài)。

（2）已啟動(dòng)，F(xiàn)utureTask.run()被執(zhí)行的過(guò)程中，F(xiàn)utureTask處于已啟動(dòng)狀態(tài)。

（3）已完成，F(xiàn)utureTask.run()方法執(zhí)行完正常結(jié)束，或者被取消或者拋出異常而結(jié)束，F(xiàn)utureTask都處于完成狀態(tài)。

FutureTask類是Future的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)了Runnable，所以可通過(guò)Excutor(線程池)來(lái)執(zhí)行。也可傳遞給Thread對(duì)象執(zhí)行。如果在主線程中需要執(zhí)行比較耗時(shí)的操作時(shí)，但又不想阻塞主線程時(shí)，可以把這些作業(yè)交給Future對(duì)象在后臺(tái)完成，當(dāng)主線程將來(lái)需要時(shí)，就可以通過(guò)Future對(duì)象獲得后臺(tái)作業(yè)的計(jì)算結(jié)果或者執(zhí)行狀態(tài)。下面的例子模擬一個(gè)會(huì)計(jì)算賬的過(guò)程，主線程已經(jīng)獲得其他帳戶的總額了，為了不讓主線程等待PrivateAccount類的計(jì)算結(jié)果的返回而啟用新的線程去處理，并使用FutureTask對(duì)象來(lái)監(jiān)控，這樣，主線程還可以繼續(xù)做其他事情，最后需要計(jì)算總額的時(shí)候再嘗試去獲得privateAccount的信息。

package test;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
 *
 * @author Administrator
 *
 */
@SuppressWarnings("all")
public class FutureTaskDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// 初始化一個(gè)Callable對(duì)象和FutureTask對(duì)象
		Callable pAccount = new PrivateAccount();
		FutureTask futureTask = new FutureTask(pAccount);
		// 使用futureTask創(chuàng)建一個(gè)線程
		Thread pAccountThread = new Thread(futureTask);
		System.out.println("futureTask線程現(xiàn)在開(kāi)始啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間為：" + System.nanoTime());
		pAccountThread.start();
		System.out.println("主線程開(kāi)始執(zhí)行其他任務(wù)");
		// 從其他賬戶獲取總金額
		int totalMoney = new Random().nextint(100000);
		System.out.println("現(xiàn)在你在其他賬戶中的總金額為" + totalMoney);
		System.out.println("等待私有賬戶總金額統(tǒng)計(jì)完畢...");
		// 測(cè)試后臺(tái)的計(jì)算線程是否完成，如果未完成則等待
		while (!futureTask.isDone()) {
			try {
				Thread.sleep(500);
				System.out.println("私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待...");
			}
			catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		System.out.println("futureTask線程計(jì)算完畢，此時(shí)時(shí)間為" + System.nanoTime());
		Integer privateAccountMoney = null;
		try {
			privateAccountMoney = (Integer) futureTask.get();
		}
		catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("您現(xiàn)在的總金額為：" + totalMoney + privateAccountMoney.intValue());
	}
}
@SuppressWarnings("all")
class PrivateAccount implements Callable {
	Integer totalMoney;
	@Override
		public Object call() throws Exception {
		Thread.sleep(5000);
		totalMoney = new Integer(new Random().nextint(10000));
		System.out.println("您當(dāng)前有" + totalMoney + "在您的私有賬戶中");
		return totalMoney;
	}
}

運(yùn)行結(jié)果 

futureTask線程現(xiàn)在開(kāi)始啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)間為：3098040622063 
主線程開(kāi)始執(zhí)行其他任務(wù) 
現(xiàn)在你在其他賬戶中的總金額為56983 
等待私有賬戶總金額統(tǒng)計(jì)完畢... 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
您當(dāng)前有3345在您的私有賬戶中 
私有賬戶計(jì)算未完成繼續(xù)等待... 
futureTask線程計(jì)算完畢，此時(shí)時(shí)間為3103072404138 
您現(xiàn)在的總金額為：569833345

總結(jié)

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