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前言

線程池可以并發執行多個任務，有些時候，我們可能想要跟蹤任務的執行結果，甚至在一定時間內，如果任務沒有執行完成，我們可能還想要取消任務的執行，為了支持這一特性，threadpoolexecutor提供了 futuretask 用于追蹤任務的執行和取消。本篇介紹futuretask的實現原理。

類視圖

為了更好的理解futuretask的實現原理，這里先提供幾個重要接口和類的結構，如下圖所示：

Java線程池FutureTask實現原理詳解

runnableadapter

threadpoolexecutor提供了submit接口用于提交任務，submit支持runnable和callable兩種不同的接口，為了提供統一的對外接口，jdk在內部把runnable給包裝成了一個callable，這一切是通過runnableadapter這個適配器來實現的。如下為runnableadapter的源碼：

									static final class runnableadapter<t> implements callable<t> {

									    final runnable task;

									    final t result;

									    runnableadapter(runnable task, t result) {

									      this.task = task;

									      this.result = result;

									    }

									    public t call() {

									      task.run();

									      return result;

									    }

									  }

runnableadapter是callable 的實現類，實現了call方法，而call方法僅僅是調用task.run(),然后return result，這樣就能夠確保在內部只需要統一處理callable接口。

futuretask實現原理

通過上一小節的了解，我們知道提交的runnable任務在內部統一被轉換為callable任務。查看submit方法的返回值，為一個future，實際上這個futrue為futuretask實例，通過此實例，調用get方法，可以阻塞當前線程，直到任務運行完畢，返回結果。

整個調用鏈條如下所示：

worker thread -> futuretask.run() -> callable.call() -> task.run()

如果提交的是callable任務，則只有前面三個調用。

為了更好的展示整個流程，下面舉例演示一遍執行流程。

1、向線程池submit一個callable任務(runnable也會被轉為callable)，這時候callable被傳入一個futuretask實例中，如下所示：

Java線程池FutureTask實現原理詳解

2、線程池使用一個線程，執行這個 futuretask 任務，

Java線程池FutureTask實現原理詳解

線程執行任務過程比較簡單，最終會調用callable.call()或者是 runnable.run()方法，然后得到一個結果，把結果存儲在futuretask實例的outcome屬性中，同時把狀態修改為normal，表明任務已經執行完畢，可以獲取結果了。

我們假設在執行 callable.call() 過程中有多個線程調用了同個futuretask實例的get方法，這時候，這些線程會被阻塞，存于一個棧中，如下圖所示：

Java線程池FutureTask實現原理詳解

線程1，2，3調用futuretask.get方法，由于任務未執行結束，這時候，三個線程都將被阻塞休眠，futuretask中有一個棧，用于存放等待線程，棧頂指針為 futuretask.waiters引用，當任務執行完畢后，會迭代喚醒整個棧中的線程，這時候，各個線程都將被喚醒，并且可以順利拿到任務的執行結果(執行結果存于 futuretask.outcome) 。

futuretask還支持任務的取消功能，這一切都是通過 futuretask的state狀態來協調多個線程的。

總結

futuretask接口是一種實現機制，提供我們對任務的執行的跟蹤以及控制，相比于線程池本身，比較簡單，相信不難理解。

以上就是本文關于java線程池futuretask實現原理詳解的全部內容，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續參閱本站其他相關專題，如有不足之處，歡迎留言指出。感謝朋友們對本站的支持！

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