FutureTask

FutureTask

Future接口和实现Future接口的FutureTask类，代表异步计算的结果。
FutureTask的实现基于AbstractQueuedSynchronizer（以下简称为AQS）。java.util.concurrent中的很多可阻塞类（比如ReentrantLock）都是基于AQS来实现的。AQS是一个同步框架，它提供通用机制来原子性管理同步状态、阻塞和唤醒线程，以及维护被阻塞线程的队列。JDK 6中AQS被广泛使用，基于AQS实现的同步器包括：ReentrantLock、Semaphore、ReentrantReadWriteLock、CountDownLatch和FutureTask。
每一个基于AQS实现的同步器都会包含两种类型的操作，如下。

• 至少一个acquire操作。这个操作阻塞调用线程，除非/直到AQS的状态允许这个线程继续执行。FutureTask的acquire操作为get()/get（long timeout，TimeUnit unit）方法调用。
• 至少一个release操作。这个操作改变AQS的状态，改变后的状态可允许一个或多个阻塞线程被解除阻塞。FutureTask的release操作包括run()方法和cancel（…）方法。
  基于“复合优先于继承”的原则，FutureTask声明了一个内部私有的继承于AQS的子类 Sync，对FutureTask所有公有方法的调用都会委托给这个内部子类。
  Sync是FutureTask的内部私有类，它继承自AQS。创建FutureTask时会创建内部
  私有的成员对象Sync，FutureTask所有的的公有方法都直接委托给了内部私有的Sync。
  FutureTask.get()方法会调用AQS.acquireSharedInterruptibly（int arg）方法，这个方法的执行
  过程如下。

1）调用AQS.acquireSharedInterruptibly（int arg）方法，这个方法首先会回调在子类Sync中实
现的tryAcquireShared()方法来判断acquire操作是否可以成功。acquire操作可以成功的条件为：
state为执行完成状态RAN或已取消状态CANCELLED，且runner不为null。

2）如果成功则get()方法立即返回。如果失败则到线程等待队列中去等待其他线程执行
release操作。

3）当其他线程执行release操作（比如FutureTask.run()或FutureTask.cancel（…））唤醒当前线
程后，当前线程再次执行tryAcquireShared()将返回正值1，当前线程将离开线程等待队列并唤
醒它的后继线程（这里会产生级联唤醒的效果，后面会介绍）。

4）最后返回计算的结果或抛出异常。

FutureTask.run()的执行过程如下。

1）执行在构造函数中指定的任务（Callable.call()）。

2）以原子方式来更新同步状态（调用AQS.compareAndSetState（int expect，int update），设置
state为执行完成状态RAN）。如果这个原子操作成功，就设置代表计算结果的变量result的值为
Callable.call()的返回值，然后调用AQS.releaseShared（int arg）。

3）AQS.releaseShared（int arg）首先会回调在子类Sync中实现的tryReleaseShared（arg）来执
行release操作（设置运行任务的线程runner为null，然会返回true）；AQS.releaseShared（int arg），
然后唤醒线程等待队列中的第一个线程。

4）调用FutureTask.done()。
当执行FutureTask.get()方法时，如果FutureTask不是处于执行完成状态RAN或已取消状态
CANCELLED，当前执行线程将到AQS的线程等待队列中等待（见下图的线程A、B、C和D）。当
某个线程执行FutureTask.run()方法或FutureTask.cancel（…）方法时，会唤醒线程等待队列的第一个线程

当线程E执行run()方法时，会唤醒队列中的第一个线程A。线程A被唤醒后，首先把自己从
队列中删除，然后唤醒它的后继线程B，最后线程A从get()方法返回。线程B、C和D重复A线程
的处理流程。最终，在队列中等待的所有线程都被级联唤醒并从get()方法返回。