Java多線程之 FutureTask:帶有返回值的函數定義和調用方式
FutureTask 返回值的函數定義和調用
使用Runnable接口定義的任務是沒有返回值的。很多時候,我們是有返回值的,為瞭解決這個問題,Java提供瞭Callable接口,可以返回指定類型的值。
但是這個接口本身是不具備執行能力的,所以Java中,還有一個FutureTask 類用於使用Callable接口定義帶有返回值的任務。
使用示例
以下代碼演示瞭定義和調用的整個過程。
import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.FutureTask; public class FutureTaskDemo { public static void test2() throws Execution{ // 基於 Lambda 的 Callable 接口,在new FutureTask中的Lambda表達式即是Callable接口的實現 FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(() -> { int t = 0; for (int i = 0; i < 10; i++) t += i; return t; }); // 使用Thread類執行task System.out.println("Start calling."); long t1 = System.nanoTime(); new Thread(task).start(); long result = task.get(); long t2 = System.nanoTime(); System.out.println("Finish calling."); System.out.printf("Result: %d, Time: %.3f ms.\n", result, (t2 - t1) / 1000000f); } }
執行後的輸出:
Start calling.
Finish calling.
Result: 45, Time: 13.620 ms.
Java多線程 FutureTask用法及解析
1 FutureTask概念
FutureTask一個可取消的異步計算,FutureTask 實現瞭Future的基本方法,提空 start cancel 操作,可以查詢計算是否已經完成,並且可以獲取計算的結果。
結果隻可以在計算完成之後獲取,get方法會阻塞當計算沒有完成的時候,一旦計算已經完成,那麼計算就不能再次啟動或是取消。
一個FutureTask 可以用來包裝一個 Callable 或是一個runnable對象。因為FurtureTask實現瞭Runnable方法,所以一個 FutureTask可以提交(submit)給一個Excutor執行(excution).
2 FutureTask使用場景
FutureTask可用於異步獲取執行結果或取消執行任務的場景。
通過傳入Runnable或者Callable的任務給FutureTask,直接調用其run方法或者放入線程池執行,之後可以在外部通過FutureTask的get方法異步獲取執行結果,因此,FutureTask非常適合用於耗時的計算,主線程可以在完成自己的任務後,再去獲取結果。
另外,FutureTask還可以確保即使調用瞭多次run方法,它都隻會執行一次Runnable或者Callable任務,或者通過cancel取消FutureTask的執行等。
2.1 FutureTask執行多任務計算的使用場景
利用FutureTask和ExecutorService,可以用多線程的方式提交計算任務,主線程繼續執行其他任務,當主線程需要子線程的計算結果時,在異步獲取子線程的執行結果。
public class FutureTest1 { public static void main(String[] args) { Task task = new Task();// 新建異步任務 FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(task) { // 異步任務執行完成,回調 @Override protected void done() { try { System.out.println("future.done():" + get()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } }; // 創建線程池(使用瞭預定義的配置) ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool(); executor.execute(future); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e1) { e1.printStackTrace(); } // 可以取消異步任務 // future.cancel(true); try { // 阻塞,等待異步任務執行完畢-獲取異步任務的返回值 System.out.println("future.get():" + future.get()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } // 異步任務 static class Task implements Callable<Integer> { // 返回異步任務的執行結果 @Override public Integer call() throws Exception { int i = 0; for (; i < 10; i++) { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_" + i); Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } return i; } } }
2.2 FutureTask在高並發環境下確保任務隻執行一次
在很多高並發的環境下,往往我們隻需要某些任務隻執行一次。這種使用情景FutureTask的特性恰能勝任。
舉一個例子,假設有一個帶key的連接池,當key存在時,即直接返回key對應的對象;當key不存在時,則創建連接。
對於這樣的應用場景,通常采用的方法為使用一個Map對象來存儲key和連接池對應的對應關系,典型的代碼如下面所示:
private Map<String, Connection> connectionPool = new HashMap<String, Connection>(); private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public Connection getConnection(String key){ try{ lock.lock(); if(connectionPool.containsKey(key)){ return connectionPool.get(key); } else{ //創建 Connection Connection conn = createConnection(); connectionPool.put(key, conn); return conn; } } finally{ lock.unlock(); } } //創建Connection(根據業務需求,自定義Connection) private Connection createConnection(){ return null; }
在上面的例子中,我們通過加鎖確保高並發環境下的線程安全,也確保瞭connection隻創建一次,然而確犧牲瞭性能。改用ConcurrentHash的情況下,幾乎可以避免加鎖的操作,性能大大提高,但是在高並發的情況下有可能出現Connection被創建多次的現象。
這時最需要解決的問題就是當key不存在時,創建Connection的動作能放在connectionPool之後執行,這正是FutureTask發揮作用的時機,基於ConcurrentHashMap和FutureTask的改造代碼如下:
private ConcurrentHashMap<String,FutureTask<Connection>>connectionPool = new ConcurrentHashMap<String, FutureTask<Connection>>(); public Connection getConnection(String key) throws Exception{ FutureTask<Connection>connectionTask=connectionPool.get(key); if(connectionTask!=null){ return connectionTask.get(); } else{ Callable<Connection> callable = new Callable<Connection>(){ @Override public Connection call() throws Exception { // TODO Auto-generated method stub return createConnection(); } }; FutureTask<Connection>newTask = new FutureTask<Connection>(callable); connectionTask = connectionPool.putIfAbsent(key, newTask); if(connectionTask==null){ connectionTask = newTask; connectionTask.run(); } return connectionTask.get(); } } //創建Connection(根據業務需求,自定義Connection) private Connection createConnection(){ return null; }
經過這樣的改造,可以避免由於並發帶來的多次創建連接及鎖的出現。
3 部分源碼分析
3.1 構造方法
public FutureTask(Runnable runnable, V result) { this.callable = Executors.callable(runnable, result); this.state = NEW; // ensure visibility of callable }
3.2 cancel
//這個方法有一個參數 是否中斷running public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) { /** * 這個有點暈啊邏輯關系是 * 等價與 if(state!=new || !UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)) * 這個意思是 如果state不是new 那麼就退出方法,這時的任務任務坑是已經完成瞭 或是被取消瞭 或是被中斷瞭 * 如果是state 是new 就設置state 為中斷狀態 或是取消狀態 * **/ if (!(state == NEW && UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED))) return false; try { // in case call to interrupt throws exception //如果是可中斷 那麼就 調用系統中斷方法 然後把狀態設置成INTERRUPTED if (mayInterruptIfRunning) { try { Thread t = runner; if (t != null) t.interrupt(); } finally { // final state UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED); } } } finally { finishCompletion(); } return true; }
以上為個人經驗,希望能給大傢一個參考,也希望大傢多多支持WalkonNet。
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