FutureTask源码解析：深入理解Java并发编程

在Java并发编程中，FutureTask是一个非常重要的类，它结合了Callable接口和Future接口，提供了异步计算的结果。今天我们就来深入探讨一下FutureTask的源码，了解其内部实现机制以及在实际应用中的使用场景。

FutureTask的基本概念

FutureTask实现了RunnableFuture接口，而RunnableFuture继承自Runnable和Future接口。这意味着FutureTask既可以作为一个任务提交给ExecutorService，也可以通过Future接口来获取任务的执行结果。

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
    // ...
}

FutureTask的内部状态

FutureTask内部维护了一个状态机，用来表示任务的不同阶段：

NEW：任务刚创建，还未开始执行。
COMPLETING：任务正在完成。
NORMAL：任务正常完成。
EXCEPTIONAL：任务抛出异常。
CANCELLED：任务被取消。
INTERRUPTING：任务正在被中断。
INTERRUPTED：任务已被中断。

private volatile int state;
private static final int NEW          = 0;
private static final int COMPLETING   = 1;
private static final int NORMAL       = 2;
private static final int EXCEPTIONAL  = 3;
private static final int CANCELLED    = 4;
private static final int INTERRUPTING = 5;
private static final int INTERRUPTED  = 6;

FutureTask的执行流程

构造函数：通过Callable或Runnable创建FutureTask实例。

 public FutureTask(Callable<V> callable) {
     if (callable == null)
         throw new NullPointerException();
     this.callable = callable;
     this.state = NEW;       // ensure visibility of callable
 }

run方法：当FutureTask被提交给线程池或直接调用run方法时，任务开始执行。

 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 must be non-null until state is settled to
         // prevent concurrent calls to run()
         runner = null;
         // state must be re-read after nulling runner to prevent
         // leaked interrupts
         int s = state;
         if (s >= INTERRUPTING)
             handlePossibleCancellationInterrupt(s);
     }
 }

获取结果：通过get方法获取任务结果，如果任务未完成，则会阻塞当前线程。

 public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
     int s = state;
     if (s <= COMPLETING)
         s = awaitDone(false, 0L);
     return report(s);
 }

应用场景

异步计算：在需要长时间计算的场景中，可以将计算任务提交给FutureTask，然后继续执行其他操作，待需要结果时再获取。
并行处理：在多线程环境下，FutureTask可以用于并行处理多个任务，提高程序的并发性能。
超时控制：通过get(long timeout, TimeUnit unit)方法，可以设置获取结果的超时时间，避免无限等待。

总结

FutureTask通过其精巧的设计，提供了异步计算的强大功能。通过深入理解其源码，我们可以更好地利用Java的并发特性，编写出更高效、更健壮的并发程序。无论是在日常开发中还是在处理复杂的并发问题时，FutureTask都是一个不可或缺的工具。希望本文能帮助大家更好地理解和应用FutureTask，在实际项目中发挥其最大价值。