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FutureTask 是一个同步工具类，它实现了Future语义，表示了一种抽象的可生成结果的计算。在包括线程池在内的许多工具类中都会用到，弄懂它的实现将有利于咱们更加深刻地理解Java异步操做实现。编程
在分析它的源码以前, 咱们须要先了解一些预备知识。本篇咱们先来看看FutureTask 中所使用到的接口：Runnable、Callable、Future、RunnableFuture以及所使用到的工具类Executors，Unsafe。segmentfault
在前面Thread类源码解读的系列文章中咱们说过, 建立线程最重要的是传递一个run()方法, 这个run方法定义了这个线程要作什么事情, 它被抽象成了Runnable接口:设计模式
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
可是, 能够发现, 这个方法并无任何返回值.
若是咱们但愿执行某种类型的操做并拿到它的执行结果, 该怎么办呢?多线程
要从某种类型的操做中拿到执行结果, 最简单的方式天然是令这个操做本身返回操做结果, 则相较于run方法返回void，咱们能够令一个操做返回特定类型的对象, 这种思路的实现就是Callable接口:并发
@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
V call() throws Exception;
}
对比Callable接口与Runnable接口, 咱们能够发现它们最大的不一样点在于:app
关于有返回值这点，咱们并不意外，由于这就是咱们的需求，call方法的返回值类型采用的泛型，该类型是咱们在建立Callable对象的时候指定的。less
除了有返回值外，相较于Runnable接口，Callable还能够抛出异常，这点看上去好像没啥特别的，可是却有大用处——这意味着若是在任务执行过程当中发生了异常，咱们能够将它向上抛出给任务的调用者来妥善处理，咱们甚至能够利用这个特性来中断一个任务的执行。而Runnable接口的run方法不能抛出异常，只能在方法内部catch住处理，丧失了必定的灵活性。异步
使用Callable接口解决了返回执行结果的问题, 可是也带来了一个新的问题:工具
如何得到执行结果?
有的同窗可能就要说了, 这还不简单? 直接拿不就行了, 看个人:
public static void main(String[] args) {
Callable<String> myCallable = () -> "This is the results.";
try {
String result = myCallable.call();
System.out.println("Callable 执行的结果是: " + result);
} catch (Exception e) {
System.out.println("There is a exception.");
}
}
这种方法确实能够, 可是它存在几个问题:
myCallable.call()调用处, 没法继续运行, 直到call方法返回。所以, 理想的操做应当是, 咱们将call方法提交给另一个线程执行, 并在合适的时候, 判断任务是否完成, 而后获取线程的执行结果或者撤销任务, 这种思路的实现就是Future接口：
Future接口被设计用来表明一个异步操做的执行结果。你能够用它来获取一个操做的执行结果、取消一个操做、判断一个操做是否已经完成或者是否被取消
public interface Future<V> {
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
}
Future接口一共定义了5个方法：
get()
get(long timeout, TimeUnit unit)
TimeoutException异常;cancel(boolean mayInterruptIfRunning)
isCancelled()
isDone()
若是一个任务已经结束, 则返回true。注意, 这里的任务结束包含了如下三种状况:
关于cancel方法，这里要补充说几点：
首先有如下三种状况之一的，cancel操做必定是失败的：
其它状况下，cancel操做将返回true。值得注意的是，cancel操做返回true并不表明任务真的就是被取消了，这取决于发动cancel状态时任务所处的状态：
若是发起cancel时任务已经在运行了，则这时就须要看mayInterruptIfRunning参数了：
mayInterruptIfRunning 为true, 则当前在执行的任务会被中断mayInterruptIfRunning 为false, 则能够容许正在执行的任务继续运行，直到它执行完 这个cancel方法的规范看起来有点绕，如今不太理解不要紧，后面结合实例去看就容易弄明白了，咱们将在下一篇分析FutureTask源码的时候详细说说FutureTask对这一方法的实现。
RunnableFuture接口人如其名, 就是同时实现了Runnable接口和Future接口:
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
void run();
}
咱们下一篇开始分析FutureTask的源码的时候就将看到，FutureTask实现了该接口，也就是至关于它同时实现了Runnable接口和Future接口。
有的同窗可能会对这个接口产生疑惑，既然已经继承了Runnable，该接口天然就继承了run方法，为何要在该接口的内部再写一个run方法？
单纯从理论上来讲，这里确实是没有必要的，再多写一遍，我以为大概就是为了看上去直观一点，便于文档或者UML图展现。
Executors 是一个用于建立线程池的工厂类，关于线程池的概念，咱们之后再说。这个类同时也提供了一些有用的静态方法。
前面咱们提到了Callable接口，它是JDK1.5才引入的，而Runnable接口在JDK1.0就有了，咱们有时候须要将一个已经存在Runnable对象转换成Callable对象，Executors工具类为咱们提供了这一实现:
public class Executors {
/**
* Returns a {@link Callable} object that, when
* called, runs the given task and returns the given result. This
* can be useful when applying methods requiring a
* {@code Callable} to an otherwise resultless action.
* @param task the task to run
* @param result the result to return
* @param <T> the type of the result
* @return a callable object
* @throws NullPointerException if task null
*/
public static <T> Callable<T> callable(Runnable task, T result) {
if (task == null)
throw new NullPointerException();
return new RunnableAdapter<T>(task, result);
}
/**
* A callable that runs given task and returns given result
*/
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;
}
}
}
能够明显看出来，这个方法采用了设计模式中的适配器模式，将一个Runnable类型对象适配成Callable类型。
由于Runnable接口没有返回值, 因此为了与Callable兼容, 咱们额外传入了一个result参数, 使得返回的Callable对象的call方法直接执行Runnable的run方法, 而后返回传入的result参数。
有的同窗要说了, 你把result参数传进去, 又原封不动的返回出来, 有什么意义呀?
这样作确实没什么意义, result参数的存在只是为了将一个Runnable类型适配成Callable类型.
Unsafe类对于并发编程来讲是个很重要的类，若是你稍微看过J.U.C里的源码（例如咱们前面讲AQS系列的文章里），你会发现处处充斥着这个类的方法调用。
这个类的最大的特色在于，它提供了硬件级别的CAS原子操做。
可能有的同窗会以为这并无什么了不得，CAS的概念都被说烂了。可是，CAS能够说是实现了最轻量级的锁，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中的一个线程能成功地更新变量的值，而其余的线程将失败。然而，失败的线程并不会被挂起。
CAS操做包含了三个操做数： 须要读写的内存位置，进行比较的原值，拟写入的新值。
在Unsafe类中，实现CAS操做的方法是： compareAndSwapXXX
例如:
public native boolean compareAndSwapObject(Object obj, long offset, Object expect, Object update);
obj是咱们要操做的目标对象offset表示了目标对象中，对应的属性的内存偏移量expect是进行比较的原值update是拟写入的新值。因此该方法实现了对目标对象obj中的某个成员变量（field）进行CAS操做的功能。
那么，要怎么得到目标field的内存偏移量offset呢？ Unsafe类为咱们提供了一个方法：
public native long objectFieldOffset(Field field);
该方法的参数是咱们要进行CAS操做的field对象，要怎么得到这个field对象呢？最直接的办法就是经过反射了：
Class<?> k = FutureTask.class;
Field stateField = k.getDeclaredField("state");
这样一波下来，咱们就能对FutureTask的state属性进行CAS操做了o(￣▽￣)o
除了compareAndSwapObject，Unsafe类还提供了更为具体的对int和long类型的CAS操做：
public native boolean compareAndSwapInt(Object obj, long offset, int expect, int update); public native boolean compareAndSwapLong(Object obj, long offset, long expect, long update);
从方法签名能够看出，这里只是把目标field的类型限定成int和long类型，而不是通用的Object.
最后，FutureTask还用到了一个方法:
public native void putOrderedInt(Object obj, long offset, int value);
能够看出，该方法只有三个参数，因此它没有比较再交换的概念，某种程度上就是一个赋值操做，即设置obj对象中offset偏移地址对应的int类型的field的值为指定值。这实际上是Unsafe的另外一个方法putIntVolatile的有序或者有延迟的版本，而且不保证值的改变被其余线程当即看到，只有在field被volatile修饰而且指望被意外修改的时候使用才有用。
那么putIntVolatile方法的定义是什么呢？
public native void putIntVolatile(Object obj, long offset, int value);
该方法设置obj对象中offset偏移地址对应的整型field的值为指定值，支持volatile store语义。由此能够看出，当操做的int类型field自己已经被volatile修饰时，putOrderedInt和putIntVolatile是等价的。
好了，到这里，基本须要用到的预备知识咱们都学习完了，障碍已经扫清，下一篇咱们就能够愉快地看FutureTask的源码了(๑¯∀¯๑)
（完）
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