FutureTask 源码解析

FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>
RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V>

所以 FutureTask 既是个 Runnable，也是个 Future。因此 FutureTask 可以由 Executor#execute 方法执行，也可以由 ExecutorService#submit 方法提交执行。

其实在后面线程池源码中可以看到，通过 submit 方法向线程池提交的任务，默认情况下，不管入参是什么类型，最终都是转为最终都是转为 FutureTask。
（准确来说，只要是 RunnableFuture 的实现类就可以，但是需要重写 AbstractExecutorService#newTaskFor 方法）

FutureTask 是可取消的异步计算，可用于包装 Callable 或 Runnable 对象。

除了作为一个独立的类外，FutureTask 还提供了一些 protected 的功能，这在需要创建自定义任务类的场景下会很有用。

不同实现

FutureTask 类一开始有一段 Revision notes 和 Style note 的注释，这是 Doug Lea 大神重构该类做的一些说明。

因为老版本的实现和当前版本并不一样，老版本是基于 AQS 的方式实现的，新版本是基于 CAS + Treiber stack 来实现的。

jdk6 和 jdk7 是老版本的实现，jdk7u 开始为当前版本的实现。

state

FutureTask 共有 7 种状态，这 7 种状态我自己又将它划分为三类：初始值 / 瞬态值 / 终态值。

其可能的状态转换共有 4 种：

NEW -> COMPLETING -> NORMAL（set(V)）
NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL（set(Throwable)）
NEW -> CANCELLED（cancel()）
NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED（cancel()）

fields

Constructor

FutureTask 有两个构造方法

一个参数：Callable

两个参数：Runnable + 成功后的返回结果

FutureTask 的构造方法主要干的两件事：给 callable 赋值；将初始状态置为 NEW。

从 fields 可以看出，FutureTask 内部有个 Callable，但是没有 Runnable，两个参数的构造方法传的参数为 Runnable，那底层势必是要将 Runnable 转为 Callable，而 Executors.callable 方法就是干这个事的。

怎么做的呢？其实就是通过适配器模式，底层最终返回了 Executors.RunnableAdapter 对象。

从这里可以看到，FutureTask 最大的作用就是统一了 Runnable 和 Callable，更方便使用。

WaitNode

前文说，新版是基于 CAS + Treiber stack 实现的，WaitNode 类就是 Treiber stack 中的元素。

该类的作用是，封装等待线程（调用 get 方法检索结果时在 awaitDone 方法中阻塞），使其排队，其形式是个单向链表。

cancel

cancel 方法是 Future 接口中的方法，尝试取消正在执行的任务。

cancel 方法执行逻辑：

当 state 不为 NEW 时，直接返回 false，表示无法取消该任务；否则，通过 CAS 算法将 state 由 NEW 变为 INTERRUPTING（瞬态值，当 mayInterruptIfRunning 为 true）或 CANCELLED（终态值，当 mayInterruptIfRunning 为 false），如果这一步失败，说明在执行该操作时其他线程改变了 state，直接返回 false，表示无法取消该任务
如果 mayInterruptIfRunning 为 true，则调用 interrupt() 方法打断运行当前任务的线程，打断后，将 state 设置为 INTERRUPTED（终态值）
以上都执行完成后，删除并唤醒所有在 Treiber stack 中排队的等待线程去拿结果。不过此时去拿结果，必然会抛出 CancellationException 或 ExecutionException（report 方法）

finishCompletion 方法中会调用一个扩展方法 done()，默认实现为空。

run

run 方法是 RunnableFuture 接口中的方法。

run 方法执行逻辑：

当 state 不为 NEW 时，直接返回；否则，通过 CAS 算法将 runner 由 null 赋值为 currentThread，如果这一步失败，说明在执行该操作时其他线程已经设置了 runner，直接返回
调用执行 Callable#call()，获取结果。如果正常执行结束，将 result 赋值给 outcome；如果执行过程中抛出异常，将 Throwable 赋值给 outcome
执行完成后，将 runner 置为 null。还有一个不容易想到的小细节，就是如果此时有别的线程调用了 cancel(true) 方法，当前线程正处于 INTERRUPTING 状态时，我们应该等待该状态由 INTERRUPTING 变为 INTERRUPTED，到达一个终态值

runAndReset

runAndReset 和 run 方法的实现逻辑差不多，唯一的区别就是，该方法不设置结果，并在执行成功后将状态重置为 NEW。

这是专为本质上执行多次的任务而设计的。ScheduledThreadPoolExecutor 中就用到了该方法。

set

将正常执行结束的结果 result 赋值给 outcome。

set 方法执行逻辑：

将 state 由 NEW 变为 COMPLETING（瞬态值）
给 outcome 赋值
将 state 由 COMPLETING 变为 NORMAL（终态值，和 setException 唯一不同的地方）
删除并唤醒所有在 Treiber stack 中排队的等待线程去拿结果

setException

将执行过程中抛出的异常 Throwable 赋值给 outcome。

setException 方法执行逻辑：

将 state 由 NEW 变为 COMPLETING（瞬态值）
给 outcome 赋值
将 state 由 COMPLETING 变为 EXCEPTIONAL（终态值，和 set 唯一不同的地方）
删除并唤醒所有在 Treiber stack 中排队的等待线程去拿结果

get

无参

无参的 get 方法是 Future 接口中的方法，阻塞等待直到计算完成，然后检索其结果。

无参 get 方法执行逻辑：

如果当前 state 是 NEW 或 COMPLETING 时，说明任务在执行中或在给 outcome 赋值中，则调用 awaitDone 方法阻塞等待
任务执行完成并给 outcome 赋值后，返回结果或抛出的异常

两个参数

两个参数的 get 方法是 Future 接口中的方法，最多阻塞等待给定的计算完成时间，然后检索其结果（如果计算完成）。

两个参数的 get 方法执行逻辑：

如果当前 state 是 NEW 或 COMPLETING 时，说明任务在执行中或在给 outcome 赋值中，则调用 awaitDone 方法阻塞等待给定时间
如果任务经过阻塞等待给定时间后状态仍为 NEW 或 COMPLETING，则抛出超时异常 TimeoutException；否则，返回结果或抛出的异常