JUC线程池: FutureTask详解

2024 年 04 月 07 日

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在Java的并发编程领域，FutureTask是一个非常重要的类，它提供了一种异步执行的能力，可以处理可能需要花费一定时间完成的任务，并在任务执行完毕后得到其执行的结果，是Java并发包java.util.concurrent的一部分。

FutureTask实现了Future接口和Runnable接口，因而可以被提交给线程执行，同时可以提供结果的状态和查询。它包装了一个Callable或Runnable对象，任务执行完后，如果想获取计算的结果，可以调用FutureTask的get()方法，该方法会阻塞调用线程直到任务完成，并返回结果。

在详解FutureTask之前，我们需要理解其中几个重要的概念：

Callable接口：一个返回结果并可能抛出异常的任务。Callable接口是一个泛型接口，它有一个call方法，可以返回一个泛型的结果，并且该方法可以抛出异常。

Future接口：代表异步计算的结果。提供了检查计算是否完成的方法，以及获取计算的结果。结果只能在计算完成后获取，如果计算尚未完成，get方法会阻塞。

Runnable接口：执行线程任务的一个抽象，它的run方法不返回结果，也不能抛出检查型异常。

现在，我们可以详细了解FutureTask，它包含以下几个重要的方法：

boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)：尝试取消执行这个任务。如果任务已经完成，或已经被取消，或者由于某种原因无法取消，那么方法将返回false。如果任务还未开始，它会被取消并返回true。
boolean isCancelled()：如果任务在完成前被取消了，这个方法返回true。
boolean isDone()：如果任务已完成，无论是正常终止、异常、或取消，这个方法返回true。
V get()：如果必要，等待计算完成，然后获取结果。
V get(long timeout, TimeUnit unit)：如果必要，等待计算最多给定时间，然后获取结果。

FutureTask在实现时还考虑了任务完成、取消和异常处理的状态转换，它在并发编程中是非常有用的，尤其是在执行一些长时间的计算任务时。

例如，在一个线程中计算数据，而这些数据将在之后的某个时刻被另一个线程使用，那么可以使用FutureTask进行任务的调度和结果的获取。

下面是一个FutureTask的简单用法实例：

Callable<Integer> callableTask = () -> {
    // 模拟计算任务
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    return 123;
};

FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callableTask);

Thread thread = new Thread(futureTask);
thread.start();

// 稍后获取结果
Integer result = futureTask.get(); // 调用该方法会阻塞直到任务完成

System.out.println("结果： " + result);

FutureTask的优点是能在高度并发的环境下正常工作，且实现了任务的高度抽象。不过，它也有一些不足，例如如果任务未完成调用get()会阻塞当前线程，如果任务执行时间过长可能会导致性能问题。对于阻塞问题，Java 8引入了CompletionService，以及Java的流式API等都是对FutureTask使用的一个补充。

总而言之，FutureTask是Java并发编程中一个非常实用的类，它在异步任务执行及结果处理方面提供了优雅的解决方案。在实现细节方面可以搭配线程池的使用，以及与Callable接口的配合使用，来完成高效的并发任务执行和结果处理。