在上一篇文章的末尾我们通过两个问题，引出了 FutureTask 及其设计思路，先来回顾一下：
问题一：Callable 与 Future都是接口，怎么实现通过 Future 控制 Callable 呢？
答：可以创建一个中间类实现 Future接口，然后将 Callable 实例组合进来，最后通过 Future 接口中的方法实现控制。
问题二：另外，这里还要考虑一个问题，Runnable 和 Callable 都可以表示线程要执行的任务，那么这两个接口如何在不改变原有关系的基础上互相转化？
答：首先，Runnable 与 Callable 肯定不能通过 extends 实现，因为直接继承就是 is-a 的关系，而这俩显然不是。那么还有一个办法，引入一个中间类 F（满足以下两个条件）
- F extends Runnable：继承 Runnable
- F { primary Callable c }：组合 Callable
=> 最终，结合上面的所有分析，我们得到了 FutureTask 的结构：实现 Future 接口 & 实现Runnable接口 & 组合Callable
下面我们就来看看 FutureTask 的源码到底是什么样的。
1.FutureTask 结构
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
// 任务状态
private volatile int state;
private static final int NEW = 0;// 线程任务创建
private static final int COMPLETING = 1;// 任务执行中
private static final int NORMAL = 2;// 任务执行结束
private static final int EXCEPTIONAL = 3;// 任务异常
private static final int CANCELLED = 4;// 任务取消成功
private static final int INTERRUPTING = 5;// 任务正在被打断中
private static final int INTERRUPTED = 6;// 任务被打断成功
// 组合了 Callable
private Callable<V> callable;
// 异步线程返回的结果
private Object outcome;
// 当前任务所运行的线程
private volatile Thread runner;
// 记录调用 get 方法时被等待的线程
private volatile WaitNode waiters;
//---------------------------构造方法---------------------------------
// 构造器中传入Callable接口实现对象，对callable成员变量进行初始化
public FutureTask(Callable<V> callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
this.callable = callable;
// 任务状态初始化
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}
// 使用 Runnable 初始化，并传入 result 作为返回结果。
// Runnable 是没有返回值的，所以 result 一般没有用，置为 null 就好了
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
// Executors.callable 方法把 runnable 适配成 RunnableAdapter，
// RunnableAdapter 实现了 callable，所以也就是把 runnable 直接适配成了 callable。
this.callable = Executors.callable(runnable, result);
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}
//.......
}
这里我们从第二个构造中看到，即使入参是 Runnable，最后也会转化成 callable。我们来看看 Executors.callable() 是怎么做的
可以看到，最后是创建了一个 RunnableAdapter。其实这里是适配器模式：Executors.callable() --> RunnableAdpter
// 转化 Runnable 成 Callable 的工具类
// 自己实现Callable接口
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;
}
// 重写call方法，返回result
// 调用路径：callable.call() => RunnableAdapter#call() => task.run() => return result
public T call() {
task.run();
return result;
}
}
2.继承关系分析
再来看 FutureTask 的继承关系
可以看到 FutureTask 实现了 RunnableFuture 接口，而 RunnableFuture 又继承了 Future 和 Runnable 接口（看看，是不是和上面说的对上了）。
- 继承 Future：实现 Future 对 Callable 的控制
- 在 FutureTask 中可以看到 Callable 实例已经被组合）
- 构造器传入 Callable 实例
- 继承 Runable：将外在变成 Runnable，所以，当构造函数传入 Callable 就直接转化为了 Runnable
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
void run();
}
下面我们就分别看看 FutureTask 是如何实现 Future 接口和 Runnable 接口中的方法…
3.Future 接口方法的实现
get()
get 有无限阻塞和带超时时间两种方法，我们通常建议使用带超时时间的方法，源码如下
public V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
if (unit == null)
throw new NullPointerException();
int s = state;
// 如果任务已经在执行中了，并且等待一定的时间后，仍然在执行中，直接抛出异常
if (s <= COMPLETING &&
(s = awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) <= COMPLETING)
throw new TimeoutException();
// 任务执行成功，返回执行的结果
return report(s);
}
awaitDone()： 等待任务执行完成
private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException {
// 计算等待终止时间，如果一直等待的话，终止时间为 0
final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
WaitNode q = null;
// 不排队
boolean queued = false;
// 自旋
for (;;) {
// 如果线程已经被打断了，删除，抛异常
if (Thread.interrupted()) {
removeWaiter(q);
throw new InterruptedException();
}
// 当前任务状态
int s = state;
// 当前任务已经执行完了，返回
if (s > COMPLETING) {
// 当前任务的线程置空
if (q != null)
q.thread = null;
return s;
}
// 如果正在执行，当前线程让出 cpu，重新竞争，防止 cpu 飙高
else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
Thread.yield();
// 如果第一次运行，新建 waitNode，当前线程就是 waitNode 的属性
else if (q == null)
q = new WaitNode();
// 默认第一次都会执行这里，执行成功之后，queued 就为 true，就不会再执行了
// 把当前 waitNode 当做 waiters 链表的第一个
else if (!queued)
queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
q.next = waiters, q);
// 如果设置了超时时间，并过了超时时间的话，从 waiters 链表中删除当前 wait
else if (timed) {
nanos = deadline - System.nanoTime();
if (nanos <= 0L) {
removeWaiter(q);
return state;
}
// 没有过超时时间，线程进入 TIMED_WAITING 状态
LockSupport.parkNanos(this, nanos);
}
// 没有设置超时时间，进入 WAITING 状态
else
LockSupport.park(this);
}
}
cancel()
取消任务，如果正在运行，尝试去打断
public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
if (!(state == NEW &&//任务状态不是创建 并且不能把 new 状态置为取消，直接返回 false
UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,
mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
return false;
// 进行取消操作，打断可能会抛出异常，选择 try finally 的结构
try {
// in case call to interrupt throws exception
if (mayInterruptIfRunning) {
try {
Thread t = runner;
if (t != null)
t.interrupt();
} finally {
// final state
// 状态设置成已打断
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
}
}
} finally {
// 清理线程
finishCompletion();
}
return true;
}
3.Runnable接口方法的实现
run()
run 方法可以直接被调用，也可以开启新的线程进行调用
- run 方法是没有返回值的，通过给 outcome 属性赋值（set(result)），get 时就能从 outcome 属性中拿到返回值；
- FutureTask 两种构造器，最终都转化成了 Callable，所以在 run 方法执行的时候，只需要执行 Callable 的 call 方法即可
public void run() {
// 状态不是任务创建，或者当前任务已经有线程在执行了，直接返回
if (state != NEW ||
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
null, Thread.currentThread()))
return;
try {
Callable<V> c = callable;
// Callable 不为空，并且已经初始化完成
if (c != null && state == NEW) {
V result;
boolean ran;
try {
// run() -> c.call() -> RunnableAdapter#call() -> task.run()
result = c.call();
ran = true;
} catch (Throwable ex) {
result = null;
ran = false;
setException(ex);
}
// 给 outcome 赋值
if (ran)
set(result);
}
} finally {
runner = null;
int s = state;
if (s >= INTERRUPTING)
handlePossibleCancellationInterrupt(s);
}
}
总结
最后，总结一下FutureTask 有什么作用：
- 实现了 Future 的所有方法，对任务有一定的管理功能，比如说拿到任务执行结果，取消任务，打断任务等等。
- 组合了 Callable，实现了 Runnable，把 Callable 和 Runnnable 串联了起来。
- 统一了有参任务和无参任务两种定义方式，方便了使用。