Java FutureTask のソース コード分析と使用法の詳細
- PHPz転載
- 2023-04-23 23:37:051110ブラウズ
FutureTask とは何か理解していますか?
FutureTask は、キャンセル可能な非同期計算です。
FutureTask Future の基本的な実装を提供します。メソッドを呼び出して計算を開始およびキャンセルしたり、計算が完了したかどうかをクエリしたり、計算結果を取得したりできます。
FutureTask は、計算が完了した後でのみ計算結果を取得できます。計算が完了すると、runAndReset メソッドを呼び出さない限り、計算を再開したりキャンセルしたりすることはできません。
Future インターフェイスの実装に加えて、FutureTask は Runnable インターフェイスも実装しているため、FutureTask はスレッド プールの Executor によって実行することも、直接実行することもできます。非同期スレッド呼び出しを使用します (futureTask.run())。
FutureTask はどのように実装されますか?
まず、以下に示す FutureTask クラスの継承構造を見てみましょう。このクラスは、RunnableFuture インターフェイスと RunnableFuture## を実装しています。 # Future と関数インターフェイス Runnable を継承するため、FutureTask は本質的に実行可能な Future です。
package java.util.concurrent;
public interface Future<V> {
/**
* 尝试取消任务的执行，并返回取消结果。
* 参数mayInterruptIfRunning：是否中断线程。
*/
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
/**
* 判断任务是否被取消（正常结束之前被被取消返回true）
*/
boolean isCancelled();
/**
* 判断当前任务是否执行完毕，包括正常执行完毕、执行异常或者任务取消。
*/
boolean isDone();
/**
* 获取任务执行结果，任务结束之前会阻塞。
*/
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
/**
* 在指定时间内尝试获取执行结果。若超时则抛出超时异常TimeoutException
*/
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
このインターフェイスはよく知られており、スレッドを作成するためによく使用される関数型インターフェイスです。 <pre class="brush:java;">package java.lang;
?
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
? ?
? ?public abstract void run();
}</pre>FutureTask は、実行されるタスクです。これには、上記のインターフェイスの特定の実装が含まれています。FutureTask は、タスクの状態といくつかの状態定数を内部的に定義します。その内部コアは Callable 呼び出し可能です。コンストラクターは callable または runnable を渡すことができ、非同期タスクの実行結果を取得する必要があり、Callable を通じて作成されたスレッドのみが結果を返すため、最終的には内部で callable に変換されます。
Future における
isCancelled() と isDone() の戻り結果は、この時点のステータスで判断できます。
package java.util.concurrent;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
/**
* 任务的运行状态
*/
private volatile int state;
private static final int NEW = 0; // 新建
private static final int COMPLETING = 1; // 完成
private static final int NORMAL = 2; // 正常
private static final int EXCEPTIONAL = 3; // 异常
private static final int CANCELLED = 4; // 取消
private static final int INTERRUPTING = 5; // 中断中
private static final int INTERRUPTED = 6; // 中断的
private Callable<V> callable;
/**
* 返回结果
*/
private Object outcome;
private volatile Thread runner;
private volatile WaitNode waiters;
...
public FutureTask(Callable<V> callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
this.callable = callable;
this.state = NEW;
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
this.callable = Executors.callable(runnable, result);
this.state = NEW;
}
public boolean isCancelled() {
return state >= CANCELLED;
}
public boolean isDone() {
return state != NEW;
}
/*
* 取消任务实现
* 如果任务还没有启动就调用了cancel(true)，任务将永远不会被执行。
* 如果任务已经启动，参数mayInterruptIfRunning将决定任务是否应该中断执行该任务的线程，以尝试中断该任务。
* 如果任务任务已经取消、已经完成或者其他原因不能取消，尝试将失败。
*/
public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
if (!(state == NEW &&
UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,
mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
return false;
try { // in case call to interrupt throws exception
if (mayInterruptIfRunning) {
try {
Thread t = runner;
if (t != null)
t.interrupt();
} finally { // final state
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
}
}
} finally {
finishCompletion();
}
return true;
}
/*
* 等待获取结果
* 获取当前状态，判断是否执行完成。并且判断时间是否超时
* 如果任务没有执行完成，就阻塞等待完成，若超时抛出超时等待异常。
*/
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
int s = state;
if (s <= COMPLETING)
s = awaitDone(false, 0L);
return report(s);
}
/*
* 等待获取结果
* 获取当前状态，判断是否执行完成。
* 如果任务没有执行完成，就阻塞等待完成。
*/
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);
}
/**
* 根据状态判断返回结果还是异常
*/
private V report(int s) throws ExecutionException {
Object x = outcome;
if (s == NORMAL)
return (V)x;
if (s >= CANCELLED)
throw new CancellationException();
throw new ExecutionException((Throwable)x);
}
protected void done() { }
/**
* 设置结果借助CAS确认状态是否完成状态
*/
protected void set(V v) {
if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
outcome = v;
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state
finishCompletion();
}
}
/**
* 设置异常，当运行完成出现异常，设置异常状态
*/
protected void setException(Throwable t) {
if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
outcome = t;
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state
finishCompletion();
}
}
/*
* 执行callable获取结果，或者异常
* 判断状态是不是启动过的，如果是新建才可以执行run方法
*/
public void run() {
if (state != NEW ||
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
null, Thread.currentThread()))
return;
try {
Callable<V> 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);
}
}
/**
* 重新执行
*/
protected boolean runAndReset() {
if (state != NEW ||
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
null, Thread.currentThread()))
return false;
boolean ran = false;
int s = state;
try {
Callable<V> c = callable;
if (c != null && s == NEW) {
try {
c.call(); // don't set result
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
setException(ex);
}
}
} finally {
runner = null;
s = state;
if (s >= INTERRUPTING)
handlePossibleCancellationInterrupt(s);
}
return ran && s == NEW;
}
/*
* 处理可能取消的中断
*/
private void handlePossibleCancellationInterrupt(int s) {
if (s == INTERRUPTING)
while (state == INTERRUPTING)
Thread.yield();
}
static final class WaitNode {
volatile Thread thread;
volatile WaitNode next;
WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); }
}
/**
* 移除并唤醒所有等待线程,执行done,置空callable
*/
private void finishCompletion() {
// assert state > COMPLETING;
for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) {
if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) {
for (;;) {
Thread t = q.thread;
if (t != null) {
q.thread = null;
LockSupport.unpark(t);
}
WaitNode next = q.next;
if (next == null)
break;
q.next = null; // unlink to help gc
q = next;
}
break;
}
}
done();
callable = null; // to reduce footprint
}
/**
* 等待完成
* 首先判断是否超时
* 处理中断的，然后处理异常状态的，处理完成的...
*/
private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException {
final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
WaitNode q = null;
boolean queued = false;
for (;;) {
if (Thread.interrupted()) {
removeWaiter(q);
throw new InterruptedException();
}
int s = state;
if (s > COMPLETING) {
if (q != null)
q.thread = null;
return s;
}
else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
Thread.yield();
else if (q == null)
q = new WaitNode();
else if (!queued)
queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
q.next = waiters, q);
else if (timed) {
nanos = deadline - System.nanoTime();
if (nanos <= 0L) {
removeWaiter(q);
return state;
}
LockSupport.parkNanos(this, nanos);
}
else
LockSupport.park(this);
}
}
/**
* 去除等待
*/
private void removeWaiter(WaitNode node) {
if (node != null) {
node.thread = null;
retry:
for (;;) { // restart on removeWaiter race
for (WaitNode pred = null, q = waiters, s; q != null; q = s) {
s = q.next;
if (q.thread != null)
pred = q;
else if (pred != null) {
pred.next = s;
if (pred.thread == null) // check for race
continue retry;
}
else if (!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
q, s))
continue retry;
}
break;
}
}
}
// Unsafe mechanics
private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
private static final long stateOffset;
private static final long runnerOffset;
private static final long waitersOffset;
static {
try {
UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
Class<?> k = FutureTask.class;
stateOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(k.getDeclaredField("state"));
runnerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(k.getDeclaredField("runner"));
waitersOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(k.getDeclaredField("waiters"));
} catch (Exception e) {
throw new Error(e);
}
}
}FutureTask 実行プロセス
未開始:
新しく作成された FutureTask は、run() が実行されるまで開始されません。 private static final int NEW = 0; // 新建
: FutureTaskオブジェクトの run メソッドが開始されて実行されると、FutureTask は開始状態になります。
FutureTask の実行が正常に終了するか、FutureTask の実行がキャンセルされる (FutureTask オブジェクトの cancel メソッド)、または FutureTask オブジェクトの run メソッドが例外をスローして中断を引き起こします。最後に、FutureTask は完了状態になります。 <pre class="brush:java;">private static final int COMPLETING = 1; // 完成
private static final int NORMAL = 2; // 完成后正常设置结果
private static final int EXCEPTIONAL = 3; // 完成后异常设置异常
private static final int CANCELLED = 4; // 执行取消
private static final int INTERRUPTING = 5; // 中断中
private static final int INTERRUPTED = 6; // 中断的</pre>FutureTask の使用法
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(new Callable() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
return sum();
}
});
new Thread(task).stat();
Integer result = task.get();
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(new Callable() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
return sum();
}
});
Executors.newCachedThreadPool().submit(task);
Integer result = task.get();
以上がJava FutureTask のソース コード分析と使用法の詳細の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。