异步计算FutureTask类

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2023-02-23 05:24 16阅读 0赞

## FutrueTask概念 ##

FutureTask一个可取消的异步计算，FutureTask 实现了Future的基本方法，提供 start cancel 操作，可以查询计算是否已经完成，并且可以获取计算的结果。结果只可以在计算完成之后获取，get方法会阻塞当计算没有完成的时候，一旦计算已经完成，那么计算就不能再次启动或是取消。

一个FutureTask 可以用来包装一个 Callable 或是一个runnable对象。因为FurtureTask实现了Runnable方法，所以一个 FutureTask可以提交(submit)给一个Excutor执行(excution).

## FutureTask使用场景 ##

FutureTask可用于异步获取执行结果或取消执行任务的场景。通过传入Runnable或者Callable的任务给FutureTask，直接调用其run方法或者放入线程池执行，之后可以在外部通过FutureTask的get方法异步获取执行结果，因此，FutureTask非常适合用于耗时的计算，主线程可以在完成自己的任务后，再去获取结果。另外，FutureTask还可以确保即使调用了多次run方法，它都只会执行一次Runnable或者Callable任务，或者通过cancel取消FutureTask的执行等。

**FutureTask执行多任务计算场景**

利用FutureTask和ExecutorService，可以用多线程的方式提交计算任务，主线程继续执行其他任务，当主线程需要子线程的计算结果时，在异步获取子线程的执行结果。

1 /** 2 * Created by zhumiao on 2018/8/17. 3 */
     4 public class FutureTest1 { 
     5     public static void main(String[] args) { 
     6         Task task = new Task();// 新建异步任务
     7         FutureTask<Integer> future = new FutureTask<Integer>(task) { 
     8             // 异步任务执行完成，回调
     9             @Override
    10             protected void done() { 
    11                 try { 
    12                     System.out.println("future.done():" + get());
    13                 } catch (InterruptedException e) { 
    14                     e.printStackTrace();
    15                 } catch (ExecutionException e) { 
    16                     e.printStackTrace();
    17                 }
    18             }
    19         };
    20         // 创建线程池（使用了预定义的配置）
    21         ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
    22         executor.execute(future);
    23 
    24         try { 
    25             Thread.sleep(1000);
    26         } catch (InterruptedException e1) { 
    27             e1.printStackTrace();
    28         }
    29         // 可以取消异步任务
    30 // future.cancel(true);
    31         try { 
    32             // 阻塞，等待异步任务执行完毕-获取异步任务的返回值
    33             System.out.println("future.get():" + future.get());
    34         } catch (InterruptedException e) { 
    35             e.printStackTrace();
    36         } catch (ExecutionException e) { 
    37             e.printStackTrace();
    38         }
    39     }
    40     // 异步任务
    41     static class Task implements Callable<Integer> { 
    42         // 返回异步任务的执行结果
    43         @Override
    44         public Integer call() throws Exception { 
    45             int i = 0;
    46             for (; i < 10; i++) { 
    47                 try { 
    48                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "_"
    49                             + i);
    50                     Thread.sleep(500);
    51                 } catch (InterruptedException e) { 
    52                     e.printStackTrace();
    53                 }
    54             }
    55             return i;
    56         }
    57     }
    58 }

**FutureTask在高并发下确保任务只执行一次**

在很多高并发的环境下，往往我们只需要某些任务只执行一次。这种使用情景FutureTask的特性恰能胜任。举一个例子，假设有一个带key的连接池，当key存在时，即直接返回key对应的对象；当key不存在时，则创建连接。对于这样的应用场景，通常采用的方法为使用一个Map对象来存储key和连接池对应的对应关系，典型的代码如下面所示：

1 private Map<String, Connection> connectionPool = new HashMap<String, Connection>();  
     2 private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  
     3 
     4 public Connection getConnection(String key){   
     5     try{   
     6         lock.lock();  
     7         if(connectionPool.containsKey(key)){   
     8             return connectionPool.get(key);  
     9         }  
    10         else{   
    11             //创建 Connection 
    12             Connection conn = createConnection();  
    13             connectionPool.put(key, conn);  
    14             return conn;  
    15         }  
    16     }  
    17     finally{   
    18         lock.unlock();  
    19     }  
    20 }  
    21 
    22 //创建Connection（根据业务需求，自定义Connection） 
    23 private Connection createConnection(){   
    24     return null;  
    25 }

在上面的例子中，我们通过加锁确保高并发环境下的线程安全，也确保了connection只创建一次，然而确牺牲了性能。改用ConcurrentHash的情况下，几乎可以避免加锁的操作，性能大大提高，但是在高并发的情况下有可能出现Connection被创建多次的现象。这时最需要解决的问题就是当key不存在时，创建Connection的动作能放在connectionPool之后执行，这正是FutureTask发挥作用的时机，基于ConcurrentHashMap和FutureTask的改造代码如下：

1 private ConcurrentHashMap<String,FutureTask<Connection>>connectionPool = new ConcurrentHashMap<String, FutureTask<Connection>>();  
     2 
     3 public Connection getConnection(String key) throws Exception{   
     4     FutureTask<Connection>connectionTask=connectionPool.get(key);  
     5     if(connectionTask!=null){   
     6         return connectionTask.get();  
     7     }  
     8     else{   
     9         Callable<Connection> callable = new Callable<Connection>(){   
    10             @Override  
    11             public Connection call() throws Exception {   
    12                 // TODO Auto-generated method stub 
    13                 return createConnection();  
    14             }  
    15         };  
    16         FutureTask<Connection>newTask = new FutureTask<Connection>(callable);  
    17         connectionTask = connectionPool.putIfAbsent(key, newTask);  
    18         if(connectionTask==null){   
    19             connectionTask = newTask;  
    20             connectionTask.run();  
    21         }  
    22         return connectionTask.get();  
    23     }  
    24 }  
    25 
    26 //创建Connection（根据业务需求，自定义Connection） 
    27 private Connection createConnection(){   
    28     return null;  
    29 }

经过这样的改造，可以避免由于并发带来的多次创建连接及锁的出现。