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【异步编程基础】FutureTask基本原理与异步阻塞问题

article 2025/1/31 1:27:04

文章目录

- 一、FutureTask 的桥梁作用
- 二、Future 模式与异步回调
- 三、 FutureTask获取异步结果的逻辑
- - 1. 获取异步执行结果的步骤
  - 2. 举例说明
  - 3. FutureTask的异步阻塞问题

Runnable 用于定义无返回值的任务，而 Callable 用于定义有返回值的任务。然而，Callable 实例无法直接作为 Thread 线程的 target 目标，因为 Thread 的 target 属性类型为 Runnable，而 Callable 与 Runnable 之间没有任何继承关系。那么，如何将 Callable 与 Thread 结合使用呢？答案是通过 FutureTask。本文将详细介绍 Callable、FutureTask 以及它们在异步编程中的应用。

一、FutureTask 的桥梁作用

FutureTask 是 RunnableFuture 接口的实现类，而 RunnableFuture 继承了 Runnable 和 Future 接口。因此，FutureTask 既可以作为 Thread 的 target，又可以获取异步任务的结果。

如下FutureTask 的核心功能：

//实现了Future:获取异步执行结果
//实现了Runnable：可以作为`Thread` 线程的目标任务。
//支持取消任务、查询任务是否完成等功能。
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    void run();
}

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {

以下是一个使用 FutureTask 的示例：

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class FutureTaskExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建 Callable 任务
        Callable<String> callableTask = () -> {
            Thread.sleep(2000); // 模拟耗时操作
            return "Task completed!";
        };

        // 使用 FutureTask 包装 Callable 任务
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(callableTask);

        // 启动一个新线程执行任务
        new Thread(futureTask).start();

        System.out.println("Main thread is doing other work...");

        // 获取任务结果（会阻塞直到任务完成）
        String result = futureTask.get();
        System.out.println("Task result: " + result);
    }
}

Main thread is doing other work...
Task result: Task completed!

二、Future 模式与异步回调

Future 模式是一种异步编程模式，其核心思想是：

异步调用：任务提交后立即返回一个 Future 对象，表示任务的未来结果。
结果获取：通过 Future 对象获取任务的执行结果，如果任务未完成，调用线程会阻塞直到任务完成。

Future 接口的核心方法

isDone()：判断任务是否完成。
isCancelled()：判断任务是否被取消。
cancel(boolean mayInterruptRunning)：取消任务的执行。
get()：获取任务结果（阻塞）。
get(long timeout, TimeUnit unit)：在指定时间内获取任务结果（超时抛出异常）。

三、 FutureTask获取异步结果的逻辑

1. 获取异步执行结果的步骤

通过FutureTask类和Callable接口的联合使用可以创建能获取异步执行结果的线程。

创建能够返回结果的线程，启动并获取结果。具体的步骤介绍如下：

创建一个Callable接口的实现类，并实现它的call()方法，编写好异步执行的具体逻辑，并且可以有返回值。
使用Callable实现类的实例构造一个FutureTask实例。
使用FutureTask实例作为Thread构造器的target入参，构造新的Thread线程实例。
调用Thread实例的start()方法启动新线程，启动新线程的run()方法并发执行。
调用FutureTask对象的get()方法阻塞性地获得并发线程的执行结果。

其内部的执行过程为：启动Thread实例的run()方法并发执行后，会执行FutureTask实例的run()方法，最终会并发执行Callable实现类的call()方法。