解开Future的神秘面纱之任务执行

Posted 2021-01-17 longfurcat

前言

　　此文承接之前的博文 解开Future的神秘面纱之取消任务 补充一些任务执行的一些细节，并从全局介绍程序的运行情况。

任务提交到执行的流程

　　

 

 

前文我们已经了解到一些Future的实现细节，这里我们来梳理一下运行流程。这里只说sumbit（提交）

（1）客户端创建一个Callable或Runnable对象。

（2）客户端调用ExecutorService的submit方法，将任务提交给执行器。

（3）ExecutorService将调用其实现类AbstractExecutorService的submit方法。

（4）submit方法将获取到的Runnable/Callable任务交由其内部方法newTaskFor进行包装。

（5）newTaskFor方法将Runnable/Callable包装成FutureTask对象。

（6）submit把包装好的FutureTask对象交由execute方法执行，此方法有ThreadPoolExecutor提供。

（7）submit方法返回FutreTask对象给客户端。

任务提交为何能接收两种类型的接口？

实际上很有意思的是，FutureTask只使用Callable对象（因为使用Future的初衷就是想要获取任务处理结果），而Executor的execute只接收Runnable对象（执行器只管执行任务）

FutureTask接收到Runnable对象后，会利用适配器，将其适配为Callable对象进行使用。注意，Runnable适配后，返回值基本没什么意义，都是写死的。

 

而FutureTask实际上相当于Runnable对象的装饰器，FutureTask的继承结构如图所示：

　　

我们知道Runnable定义了任务该做什么，Future定义了任务的控制操作，而RunnableFuture接口兼具这两个功能。

Future就是实现这组操作的实现类，它也是Runnable的装饰器类，Runnable任务在经过其包装后，仍然还是Runnable，不影响其交给execute方法执行。而且他实现了Future接口，也就可以根据它对任务进行控制。

FutureTask有哪些字段，用来做什么的？

（1）state => 状态，用于基于状态的控制操作。

• NEW  => 新建任务
• COMPLETING => 正在完成，即任务已经被线程启动
• NORMAL => 正常完成任务
• EXCEPTIONAL => 任务因为异常而终止
• CANCELLED => 任务已被取消，注意这里并不表示任务实际状态，即任务可能还在运行。
• INTERRUPTING => 中断任务中
• INTERRUPTD => 任务已被中断

（2）callable => callable任务，实际被执行的任务

（3）outcome => 执行结果

（4）runner => 执行线程的引用，用来控制任务的执行。

（5）waiters => 等待线程队列，当任务还未完成时，用于保存因为获取结果的而被阻塞的线程。

 

FutureTask的状态变化

（1）NEW -> COMPLETING -> NORMAL（任务正常执行到结束）

（2）NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL（任务执行过程中出现异常）

（3）NEW -> CANCELLED （任务被取消）

（4）NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED (任务已经开始，尚未完成就被取消)

 

FutureTask如何确定其执行线程的？

　　任务的控制最主要的两个功能就是取消和获取结果。取消的操作，上一篇博文已经讲到了，获取结果将于下篇讲述。这里补充前篇的一些内容，也就是取消操作相关的细节，当时已经获知，要取消任务，实际上是通过中断任务的执行线程实现的，如图：

FutureTask的cancel方法

但是，这个runner是何时被赋值的，我当时并不清楚，查阅源码也没发现什么setRunner之类的代码。后来突然想到，只有在任务被执行的时候才能知道，它到底被哪个线程执行。于是才注意到了这段CAS的代码，（当时不太懂，所以就算看到了这段代码，也不明白）。意思就是说，如果当前对象的runner字段值为null，就将其设置为当前的执行线程。到这里，我们就有了此线程的引用。

 

 

FutureTask到达ThreadPoolExecutor的execute之后，是什么情形？

　　这里简要说一下，任务到达ThreadPoolExecutor之后，线程池会根据当前线程数量的情况进行处理，可能创建一个新线程来执行，或者加入到任务队列等待执行，再或者就是被线程池抛弃等等。

　　相关细节可查看，我关于ThreadPoolExecutor的相关博文。