详解FutureTask如何实现最大等待时间

目录

• 预备知识
• 示例-引入主题
• 进入futureTask.get(2, TimeUnit.SECONDS)
• 进入(awaitDone(true, unit.toNanos(timeout)))原理分析
• 总体解读awaitDone
• 关键代码
• 线程运行时state的变化轨迹
• 新建时利用构造器设置state=NEW
• 线程运行时state可能变化轨迹

预备知识

Java 线程挂起的常用方式有以下几种

Thread.sleep(long millis)：这个方法可以让线程挂起一段时间，并释放 CPU 时间片，等待一段时间后自动恢复执行。这种方式可以用来实现简单的定时器功能，但如果不恰当使用会影响系统性能。

Object.wait() 和 Object.notify() 或 Object.notifyAll()：这是一种通过等待某个条件的发生来挂起线程的方式。wait() 方法会让线程等待，直到其他线程调用了 notify() 或 notifyAll() 方法来通知它。这种方式需要使用 synchronized 或者 ReentrantLock 等同步机制来保证线程之间的协作和通信。

LockSupport.park() 和 LockSupport.unpark(Thread thread)：这两个方法可以让线程挂起和恢复。park() 方法会使当前线程挂起，直到其他线程调用了 unpark(Thread thread) 方法来唤醒它。这种方式比较灵活，可以根据需要控制线程的挂起和恢复。

先上结论

1.futureTask.get时通过LockSupport.park()挂起线程

2.在Thread.run() 方法中 调用 setException(ex)或set(result)，然后调用LockSupport.unpark(t)唤醒线程。

示例-引入主题

public class FutureTaskDemo {
    public static void main(String[] args) {
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new Callable() {
            @Override
            public Object call() throws Exception {
                System.out.println("异步线程执行");
                Thread.sleep(3000);//模拟线程执行任务需要3秒
                return "ok";
            }
        });
        Thread t1 = new Thread(futureTask, "线程一");
        t1.start();

编程客栈        try {
            //关键代码
            String s = futureTask.get(2, TimeUnit.SECONDS); //最大等待线程2秒
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (TimeoutException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

进入futureTask.get(2, TimeUnit.SECONDS)

  public V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionExceptiohttp://www.devze.comn, TimeoutException {
        if (unit == null)
            throw new NullPointerException();
        int s = state;
        if (s <= COMPLETING &&
            (s = awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) <= COMPLETING) //重点awaitDone，即完成了最大等待，依然没有结果就抛出异常逻辑
            throw new TimeoutException();
        return report(s);
    }

awaitDone返回线程任务执行状态，即小于等于COMPLETING(任务正在运行，等待完成)抛出异常TimeoutException

进入(awaitDone(true, unit.toNanos(timeout)))原理分析

private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException {
        final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
        WaitNode q = null;
        boolean queued = false;
        for (;;) {
            if (Thread.interrupted()) {
                removeWaiter(q);
                throw new InterruptedException();
            }

            int s = state;
            if (s > COMPLETING) {
                if (q != null)
                    q.thread = null;
                return s;
            }
            else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
                Thread.yield();
            else if (q == null)
                q = new WaitNode();
            else if (!queued)
                queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
                                                     q.next = waiters, q);
            else if (timed) {
                nanos = deadline - System.nanoTime();
                if (nanos <= 0L) {
                    removeWaiter(q);
                    return state;
                }
                LockSupport.parkNanos(this, nanos);
            }
            else
                LockSupport.park(this);
        }
    }

总体解读awaitDone

利用自旋(for (;)的方式 ，检查state(任务状态)与waitNode(维护等待的线程)，

第一步：首先检查if (Thread.interrupted()) 线程是否被打断(LockSupport.parkNanos挂起的线程被打断不抛出异常)，

第二步：判断任务状态与waitNode是否入队+确定最大等待时间

​ 若已完成(if js(s > COMPLETING))返回任务状态

​ 若已完成(if (s == COMPLETING))-->表示正在完成，但尚未完成。则让出 CPU，进入就绪状态，等待其他线程的执行

​ 若if (q == null)==>创建等待等待节点

​ 若if (!queued)==>表示上一步创建的节点没有和当前线程绑定，故绑定

​ javascript最后else if (timed)与else，判断最大等待时间

static final class WaitNode {
        volatile Thread thread;
        volatile WaitNode next;
        WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); }
    }

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;
state可能转换的过程 
    1.NEW -> COMPLETING -> NORMAL (成功完成)
    2.NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL (异常)
    3.NEW -> CANCELLED (任务被取消)
    4.NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED(任务被打断)

关键代码

LockSupport.park(this, nanos) ==内部实现==> UNSAFE.park(false, nanos)();

​ 即让当前线程堵塞直至指定的时间(nanos),该方法同Thread.sleep()一样不会释放持有的对象锁，但不同的是Thread.sleep会被打断（interrupted）并抛出异常，而LockSupport.park被打断不会抛出异常，故在自旋时（for (;）需判断if (Thread.interrupted())线程是否被打断(手动抛出异常)。

线程运行时state的变化轨迹

新建时利用构造器设置state=NEW

 public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
     this.callable = Executors.callable(runnable, result);
     this.state = NEW;   // 赋值状态
 }

线程运行时state可能变化轨迹

public void run() {
        ..........防止多次运行stat()方法..............
        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); //异常轨迹---> 见下分析
                }
                if (ran)
           android         set(result); // 正常轨迹--->见下分析
            }
        } finally {
            runner = null;
    		//----最后结束---防止线程被打断
            int s = state;
            if (s >= INTERRUPTING)
                handlePossibleCancellationInterrupt(s);
        }
    }

异常轨迹setException(ex)

protected void setException(Throwable t) {
    if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
        outcome = t;
 开发者_C学习       UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state
        finishCompletion();
        //轨迹变化 2.NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL (异常)
    }
    //否则1： 3.NEW -> CANCELLED (任务被取消)
    //否则2： 4.NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED(任务被打断)
}

正常轨迹 set(result);

1.NEW -> COMPLETING -> NORMAL (成功完成)

到此这篇关于详解FutureTask如何实现最大等待时间的文章就介绍到这了,更多相关FutureTask最大等待时间内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！