摘要：可取消的異步計(jì)算。只有在計(jì)算完成后才能檢索結(jié)果如果計(jì)算還沒有完成，方法將會被阻塞。任務(wù)正常執(zhí)行結(jié)束。任務(wù)執(zhí)行過程中發(fā)生異常。任務(wù)即將被中斷。運(yùn)行完成后將會清空。根據(jù)執(zhí)行結(jié)果設(shè)置狀態(tài)。

? 可取消的異步計(jì)算。該類提供了 Future的基本實(shí)現(xiàn)，其中包括啟動(dòng)和取消計(jì)算的方法，查詢計(jì)算是否完成以及檢索計(jì)算結(jié)果的方法。只有在計(jì)算完成后才能檢索結(jié)果;如果計(jì)算還沒有完成，{getcode}方法將會被阻塞。一旦計(jì)算完成，計(jì)算不能被重新啟動(dòng)或取消（除非計(jì)算是使用調(diào)用的runAndReset()。

? 該類實(shí)現(xiàn)自RunableFuture接口，其中RunableFuture接口又繼承自Runable和Future。所以可以理解為：FutureTask是一個(gè)可以計(jì)算Future結(jié)果的一個(gè)Future實(shí)現(xiàn)，

由于FutureTask間接或直接實(shí)現(xiàn)了Runable和Future接口，所以其具有如下特征：

可以像一個(gè)普通的任務(wù)一樣，使用線程池提交一個(gè)任務(wù)并執(zhí)行。

ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
executorService.submit(new FutureTask(new Callable() {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
          return 100;
    }
}));

可以像一個(gè)普通的任務(wù)一樣，使用Thread來執(zhí)行，但可以異步獲取結(jié)果。

 FutureTask futureTask = new FutureTask(new Callable() {
   @Override
   public Integer call() throws Exception {
      return 100;
   }
});
new Thread(futureTask).start();
futureTask.get();

考慮一種使用Cache的場景：一般情況下，對于熱點(diǎn)數(shù)據(jù)我們都會使用cache保存數(shù)據(jù)，只有當(dāng)cache失效了，才會進(jìn)行耗時(shí)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)用或者數(shù)據(jù)庫查詢。但是當(dāng)cache失效時(shí)，同時(shí)有多個(gè)該key的查詢，那么在短時(shí)間內(nèi)可能會有多個(gè)相同的耗時(shí)查詢，瞬間對系統(tǒng)性能會有一定的損失，為了解決這種情況可以采取緩存FutureTask的方式解決：

思路借鑒：https://github.com/javacreed/...

//獲取緩存的客戶端
public class CacheClient {
    public static  T getCache(int id){
        return null;
    }
}
//Service層邏輯
public class CacheService {
    private static ConcurrentMap> cacheFuture = new ConcurrentHashMap<>();
    public User getUserInfo(int id) {
        Future future = createFutureIfAbsent(id);
        try {
            return future.get();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
    private Future createFutureIfAbsent(final int id) {
        Future future = cacheFuture.get(id);
        if (future == null) {
            FutureTask futureTask = new FutureTask(new Callable() {
                @Override
                public User call() throws Exception {
                    return CacheClient.getCache(id);
                }
            });
            future = cacheFuture.putIfAbsent(id, futureTask);
            if (future == null) {
                future = futureTask;
                futureTask.run();
            }
        }
        return future;
    }
    public class User {
        private int id;
        private String name;
        private String age;
        。。。
    }
}

狀態(tài)機(jī)

? FutureTask作為一個(gè)可運(yùn)行的Future，其運(yùn)行過程中存在狀態(tài)的遷移過程，F(xiàn)utureTask的運(yùn)行狀態(tài)有：

NEW：初始狀態(tài)。

COMPLETING：結(jié)果正在被set過程中。

NORMAL：任務(wù)正常執(zhí)行結(jié)束。

EXCEPTIONAL：任務(wù)執(zhí)行過程中發(fā)生異常。

CANCELLED：任務(wù)執(zhí)行過程中被取消。

INTERRUPTING：任務(wù)即將被中斷。

INTERRUPTED：任務(wù)已經(jīng)被中斷。

狀態(tài)躍遷：

正常結(jié)束：NEW->COMPLETING->NORMAL

出現(xiàn)異常：NEW->COMPLETING->EXCEPTIONAL

任務(wù)被取消且不響應(yīng)中斷：NEW->CANCELLED

任務(wù)被取消且響應(yīng)中斷：NEW->INTERRUPTING->INTERRUPTED

成員變量

state：指示當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行的狀態(tài)。

callback：需要被運(yùn)行的任務(wù)。運(yùn)行完成后將會清空。

outcome：保存任務(wù)執(zhí)行之后的結(jié)果。

runner：持有任務(wù)執(zhí)行過程中運(yùn)行線程。

waiters：等待線程的堆棧[稍后將做詳細(xì)分析]。

構(gòu)造方法

public FutureTask(Callable callable) {
        if (callable == null)
            throw new NullPointerException();
        this.callable = callable;
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
        this.callable = Executors.callable(runnable, result);
        this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
}

FutureTask有兩個(gè)構(gòu)造方法，雖然兩個(gè)構(gòu)造方法的入?yún)⒙杂胁煌?，但是在底層?zhí)行時(shí)都是按照Callback任務(wù)來構(gòu)建的。并在此過程初始化當(dāng)前的任務(wù)狀態(tài)為：NEW

核心方法

下面將從核心方法開始，逐漸分析FutureTask的原理：

run()：任務(wù)執(zhí)行

public void run() {
        if (state != NEW ||
            !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                         null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            Callable c = callable;
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    setException(ex);
                }
                if (ran)
                    set(result);
            }
        } finally {
            runner = null;
            int s = state;
            if (s >= INTERRUPTING)
                handlePossibleCancellationInterrupt(s);
        }
    }

該方法的邏輯很簡單，主要完成了如下任務(wù)：

1.首先判斷任務(wù)的有效性：1)該任務(wù)的狀態(tài)是否為初始狀態(tài):NEW，2)把運(yùn)行任務(wù)的線程設(shè)置給成員變量runner。

2.執(zhí)行任務(wù)。

3.根據(jù)執(zhí)行結(jié)果設(shè)置狀態(tài)。

get()/get(long timeout, TimeUnit unit)

public V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        if (unit == null)
            throw new NullPointerException();
        int s = state;
        if (s <= COMPLETING &&
            (s = awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) <= COMPLETING)
            throw new TimeoutException();
        return report(s);
 }```

該方法的邏輯更簡單：首先判斷當(dāng)前的狀態(tài)，然后就會調(diào)用awaitDone()方法等待結(jié)果，當(dāng)?shù)却瑫r(shí)就會拋出TimeOutException，否則調(diào)用report()將結(jié)果報(bào)告出去。下面看看等待結(jié)果是如何處理的：

private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException {
          //首先計(jì)算出該任務(wù)的最終結(jié)束時(shí)間
        final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
        WaitNode q = null;
        boolean queued = false;
        for (;;) {
            //判斷當(dāng)前線程是否被中斷
            if (Thread.interrupted()) {
                  //從等待隊(duì)列中刪除該線程的等待節(jié)點(diǎn)
                removeWaiter(q);
                throw new InterruptedException();
            }

            int s = state;
            //如果狀態(tài)>COMPLETING，說明任務(wù)已經(jīng)結(jié)束了，不管是否正常結(jié)束，都是可以返回的
            if (s > COMPLETING) {
                if (q != null)
                    q.thread = null;
                return s;
            }
              //如果當(dāng)前狀態(tài)還是COMPLETING，說明結(jié)果來沒有返回呢，那就讓出CPU
            else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
                Thread.yield();
            //如果當(dāng)前任務(wù)還沒有生成等待節(jié)點(diǎn)，那么就創(chuàng)建一個(gè)以當(dāng)前線程的等待節(jié)點(diǎn)。
            else if (q == null)
                q = new WaitNode();
            else if (!queued)
            //采用頭插法構(gòu)建等待隊(duì)列
                queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
                                                     q.next = waiters, q);
            else if (timed) {
                nanos = deadline - System.nanoTime();
                  //任務(wù)執(zhí)行超時(shí)了，那么就刪除等待隊(duì)列
                if (nanos <= 0L) {
                    removeWaiter(q);
                    return state;
                }
                  //還沒有超時(shí)，那么就將當(dāng)前線程park
                LockSupport.parkNanos(this, nanos);
            }
            else
                LockSupport.park(this);
        }
 

該方法雖然篇幅很大，但是完成的任務(wù)也是很簡單的，主要可以總結(jié)如下：

首先判斷在超時(shí)時(shí)間內(nèi)，任務(wù)是否執(zhí)行完成（失敗）。

通過狀態(tài)為判斷任務(wù)是否執(zhí)行完成或失敗。

? NOTE：為什么要使用這個(gè)waiter？[多帶帶文章分析：]

Conclusion