【一】Future概述

【1】Future的出现原因

我们在Java线程池ThreadPoolExecutor使用详解中利用execute(Runnable r)方法来异步执行任务，但是有一个缺点，就是无法执行带有返回值的任务。

【2】Future结构图

FutureTask实现了RunnableFuture接口，而RunnableFuture继承了Runnable和Future，也就是说FutureTask既是Runnable，也是Future。

【二】Future详解

Future表示一个任务的周期，并提供了相应的方法来判断是否已经完成或者取消，以及获取任务的结果和取消任务。

（1）Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。

（2）Future是一个接口，是无法生成一个实例的，所以又有了FutureTask。FutureTask实现了RunnableFuture接口，RunnableFuture接口又实现了Runnable接口和Future接口。所以FutureTask既可以被当做Runnable来执行，也可以被当做Future来获取Callable的返回结果。

【1】Future接口源码

public interface Future<V> {boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);boolean isCancelled();boolean isDone();V get() throws InterruptedException, ExecutionException;V get(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

【2】Future的5个方法

1、cancel()：取消一个任务，并返回取消结果。参数表示是否中断线程
2、isCancelled()：任务是否取消成功
3、isDone()：判断当前任务是否执行完毕，包括正常执行完毕、执行异常或者任务取消
4、get()：获取任务执行结果，任务结束之前会阻塞
5、get(long count,TimeUnit)：在指定时间内尝试获取执行结果。若超时则抛出超时异常

【3】ThreadPoolExecutor提供了三个方法，来获取返回值

（1）submit(Runnable r)

因为Runnable的run方法是void的，没有返回值，所以Future.get()是null。

源码

static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {final Runnable task;final T result;RunnableAdapter(Runnable task, T result) {this.task = task;this.result = result;}public T call() {task.run();return result;}
}

将runnable封装为一个自定义的Callable对象，result为null，具体的流程可以看最底下的源码。

（2）submit(Runnable r,T result)

T result就是传入的对象。我们可以通过自定义Runnable来将result传入到自定义的Runnable中，在run()方法中对结果写入到result中。其中返回的对象future.get()==result。

案例

public class TestThreadExecutor {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue(10);ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(4,10,2,TimeUnit.SECONDS,queue);//设置coreThread如果超时也会被取消executor.allowCoreThreadTimeOut(true);int[] arr = new int[2];MyRunnable runnable = new MyRunnable(arr);Future f = executor.submit(runnable,arr);System.out.println(Arrays.toString((int[])f.get()));}
}
-------------------------------------------------------------------------
class MyRunnable implements Runnable {private int[] arr;public MyRunnable(int[] arr){this.arr = arr;}@Overridepublic void run() {arr[0] = 111;}
}

源码

static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {final Runnable task;final T result;RunnableAdapter(Runnable task, T result) {this.task = task;this.result = result;}public T call() {task.run();return result;}
}

将runnable封装为一个自定义的Callable对象，result为传入的对象，具体的流程可以看最底下的源码。

（3）submit(Callable c) 【推荐】

submit(Runnable r,T result)不太好用，需要每次都自定义Runnable和result，太麻烦了。

Callable更加好用，传入一个Callable对象就行。
Callable和Runnable是大致一样，只不过Callable能够返回值。

Callable callable = new Callable() {@Overridepublic Object call() throws Exception {String name = "777";name += "6666";return name;}
};Future f = executor.submit(callable);
System.out.println(f.get());

从上述代码可以看出，Callable中call()返回的对象就是future.get()得到的对象。

源码

public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {if (task == null) throw new NullPointerException();RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);//利用callable新建了一个FutureTaskexecute(ftask);//会调用ftask.run()方法return ftask;//返回一个FutureTask对象
}protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {return new FutureTask<T>(callable);
}public FutureTask(Callable<V> callable) {if (callable == null)throw new NullPointerException();this.callable = callable;this.state = NEW;  
}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 {//执行callable.call()result = c.call();ran = true;} catch (Throwable ex) {result = null;ran = false;setException(ex);}if (ran)//将outcome设置为resultset(result);}} finally {runner = null;int s = state;if (s >= INTERRUPTING)handlePossibleCancellationInterrupt(s);}
}protected void set(V v) {if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {//这里这里这里outcome = v;UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final statefinishCompletion();}
}

future.get()

public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {int s = state;if (s <= COMPLETING)//阻塞s = awaitDone(false, 0L);//这里这里这里return report(s);
}private V report(int s) throws ExecutionException {//这里这里这里Object x = outcome;if (s == NORMAL)//这里这里这里return (V)x;if (s >= CANCELLED)throw new CancellationException();throw new ExecutionException((Throwable)x);
}

【4】Future使用案例

（1）Future的案例一

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;public class Main {public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();List<Future<String>> resultList = new ArrayList<Future<String>>();// 创建10个任务并执行for (int i = 0; i < 10; i++) {// 使用ExecutorService执行Callable类型的任务，并将结果保存在future变量中Future<String> future = executorService.submit(new TaskWithResult(i));// 将任务执行结果存储到List中resultList.add(future);}executorService.shutdown();// 遍历任务的结果for (Future<String> fs : resultList) {try {System.out.println(fs.get()); // 打印各个线程（任务）执行的结果} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (ExecutionException e) {executorService.shutdownNow();e.printStackTrace();return;}}}
}
class TaskWithResult implements Callable<String> {private int id;public TaskWithResult(int id) {this.id = id;}/*** 任务的具体过程，一旦任务传给ExecutorService的submit方法，则该方法自动在一个线程上执行。** @return* @throws Exception*/public String call() throws Exception {System.out.println("call()方法被自动调用,干活！！！             " + Thread.currentThread().getName());if (new Random().nextBoolean())throw new TaskException("Meet error in task." + Thread.currentThread().getName());// 一个模拟耗时的操作for (int i = 999999999; i > 0; i--);return "call()方法被自动调用，任务的结果是：" + id + "    " + Thread.currentThread().getName();}
}class TaskException extends Exception {public TaskException(String message) {super(message);}
}

执行结果：

call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-2
call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-6
call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-1
call()方法被自动调用，任务的结果是：0 pool-1-thread-1
call()方法被自动调用，任务的结果是：1 pool-1-thread-2
call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-4
call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-9
call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-8
call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-10
call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-5
call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-3
call()方法被自动调用,干活！！！ pool-1-thread-7
call()方法被自动调用，任务的结果是：2 pool-1-thread-3
call()方法被自动调用，任务的结果是：3 pool-1-thread-4
java.util.concurrent.ExecutionException: com.company.TaskException: Meet error in task.pool-1-thread-5
at java.util.concurrent.FutureTask.report(FutureTask.java:122)
at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:192)
at com.company.Main.main(Main.java:29)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:144)
Caused by: com.company.TaskException: Meet error in task.pool-1-thread-5
at com.company.TaskWithResult.call(Main.java:56)
at com.company.TaskWithResult.call(Main.java:40)
at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1142)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

（2）FutureTask的案例二

FutureTask是一个具体的实现类，ThreadPoolExecutor的submit方法返回的就是一个Future的实现，这个实现就是FutureTask的一个具体实例，FutureTask帮助实现了具体的任务执行，以及和Future接口中的get方法的关联。

import java.util.Date;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;public class Main {public static void main(String[] args) {SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");// 初始化一个Callable对象和FutureTask对象Callable pAccount = new PrivateAccount();FutureTask futureTask = new FutureTask(pAccount);// 使用futureTask创建一个线程Thread pAccountThread = new Thread(futureTask);System.out.println("futureTask线程现在开始启动，启动时间为：" + df.format(new Date()));pAccountThread.start();System.out.println("futureTask线程开始执行其他任务");// 从其他账户获取总金额int totalMoney = new Random().nextInt(100000);System.out.println("现在你在其他账户中的总金额为" + totalMoney);System.out.println("等待私有账户总金额统计完毕...");// 测试后台的计算线程是否完成，如果未完成则等待while (!futureTask.isDone()) {try {Thread.sleep(500);System.out.println("私有账户计算未完成继续等待...");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("futureTask线程计算完毕，此时时间为" + df.format(new Date()));Integer privateAccountMoney = null;try {privateAccountMoney = (Integer) futureTask.get();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("您现在的总金额为：" + totalMoney +"||"+privateAccountMoney.intValue());}
}class PrivateAccount implements Callable {Integer totalMoney;@Overridepublic Object call() throws Exception {Thread.sleep(5000);totalMoney = new Integer(new Random().nextInt(10000));System.out.println("您当前有" + totalMoney + "在您的私有账户中");return totalMoney;}
}

执行结果

futureTask线程现在开始启动，启动时间为：2016-11-30 16:34:57
futureTask线程开始执行其他任务
现在你在其他账户中的总金额为17113
等待私有账户总金额统计完毕…
私有账户计算未完成继续等待…
私有账户计算未完成继续等待…
私有账户计算未完成继续等待…
私有账户计算未完成继续等待…
私有账户计算未完成继续等待…
私有账户计算未完成继续等待…
私有账户计算未完成继续等待…
私有账户计算未完成继续等待…
私有账户计算未完成继续等待…
您当前有8776在您的私有账户中
私有账户计算未完成继续等待…
futureTask线程计算完毕，此时时间为2016-11-30 16:35:02
您现在的总金额为：17113||8776

（3）FutureTask的案例三

import java.util.Date;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;public class Main {public static void main(String[] args) {SimpleDateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");FutureTask<String> futureTask=new FutureTask<>(new Callable<String>() {//@Overridepublic String call() throws Exception {// TODO Auto-generated method stubreturn "回调完成";}});Thread thread = new Thread(futureTask);System.out.println("启动时间为：" + df.format(new Date()));thread.start();try {String str=futureTask.get();if(str.equals("回调完成"))System.out.println("异步任务完成!");elseSystem.out.println("Completed!");} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (ExecutionException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}
}

执行结果

启动时间为：2016-12-01 09:37:03
异步任务完成!

（4）FutureTask的案例四

public static void main(String[] args) {ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();Task task = new Task();FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(task);service.submit(futureTask);service.shutdown();System.out.println("主线程正在执行任务。。。");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}try {//阻塞直至任务完成System.out.println("-------------------------------------");System.out.println("执行结果为：" + futureTask.get());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("任务执行完成。。。");}static class Task implements Callable<Integer> {@Overridepublic Integer call() throws Exception {try {System.out.println("从线程正在执行任务。。。");Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}int num = 0;for (int i = 0; i <= 100; i++) {num += i;}return num;}}

futureTask.get()执行时如果该任务已经执行完了则直接返回执行结果，如果没有执行完则线程会阻塞在这里，直至任务执行完毕。还可以用get(long timeout, TimeUnit unit)来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。

【5】总结

总的来说Future模式的思想就是在子线程进行执行的时候，主线程不阻塞继续执行。等到主线程需要子线程的结果的时候再去获取子线程的结果（此时子线程没有执行完成的话就会阻塞直至执行完成）。主线程还可以根据一定的业务逻辑去判断是否要取消执行子线程，还可以设置一个超时时间。若阻塞时间超过了超时时间子线程仍然没有执行完成的话，可以直接返回null。

【三】其他案例

【1】FutureTask获取分布式锁

String taskInstanceKey = getTaskInstanceKey(beSubmitedTask);
//对实例加锁
RLock instanceLock = redissonClient.getLock(taskInstanceKey);
FutureTask<Boolean> futureTask = new FutureTask<>(() -> instanceLock.tryLock());
new Thread(futureTask).start();
if (!futureTask.get()) {log.info("指标固化获取锁失败{}", taskInstanceKey);return;
}

使用futureTask 取调用tryLock尝试获取锁，如果返回值为空，说明获取锁失败

【2】FutureTask监控任务的处理时长是否超时

这里采用FutureTask开启一个线程调用jdbc执行方法，主方法在10分钟后进行查询是否完成，根据isDone的结果去处理，简单介绍下FutureTask几个常用的方法：
（1）cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；如果任务还没有执行，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。
（2）isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。
（3）isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；
（4）get()方法用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；
（5）get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。
这里使用的是isDone去完成，当然也可以使用et(long timeout, TimeUnit unit)定时去获取返回结果
上代码

public static void readSqlThred(String sqlTest) {ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();FutureTask<String> future = new FutureTask<String>(new Callable<String>() {@Overridepublic String call() throws Exception {dealWithSql(sqlTest);//执行sqlreturn "执行完成";}});executor.execute(future);try {Thread.sleep(1000*6);if(future.isDone()) {System.out.println("sql执行完毕");}else {System.out.println("警告，sql未执行完毕，开始发送邮件..............");}}catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}
}

这里我是让线程睡了10分钟，10分钟后去取这个方法是否执行完成

【3】FutureTask监控任务的处理时长是否超时（2）

（1）程序中某方法挺耗时，但想超过XX数值则按失败算；
（2）程序中需要调用外部接口，要考虑外部接口不可用，或卡死问题。

针对以上问题，我们都想在程序中给某方法添加超时判断；运行程序等待该方法多长时间，超过则另作处理。

public static void main(String[] args){Thread t = null;try{FutureTask<Boolean> task = new FutureTask<Boolean>(new Callable<Boolean>() {public Boolean call() throws Exception {Thread.sleep(10*100);//处理方法return true;  //返回处理结果}});t = new Thread(task);t.start();boolean bl = task.get(10*10, TimeUnit.MILLISECONDS); //允许阻塞等待方法处理1秒，超出则抛异常System.out.println(bl);System.out.println(t.getState());}catch(Exception e1){e1.printStackTrace();System.out.println(t.getState());t.interrupt(); //在超时情况下上面新生成的线程不会关闭直到方法处理完毕，需要中断}}