FutureTask的用法及两种常用的使用场景

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。

1. FutureTask执行多任务计算的使用场景

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。

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1. package futuretask;  
2.   
3. import java.util.ArrayList;  
4. import java.util.List;  
5. import java.util.concurrent.Callable;  
6. import java.util.concurrent.ExecutionException;  
7. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
8. import java.util.concurrent.Executors;  
9. import java.util.concurrent.FutureTask;  
10.   
11. public class FutureTaskForMultiCompute {  
12.       
13.     public static void main(String[] args) {  
14.           
15.         FutureTaskForMultiCompute inst=new FutureTaskForMultiCompute();  
16.         // 创建任务集合  
17.         List<FutureTask<Integer>> taskList = new ArrayList<FutureTask<Integer>>();  
18.         // 创建线程池  
19.         ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);  
20.         for (int i = 0; i < 10; i++) {  
21.             // 传入Callable对象创建FutureTask对象  
22.             FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(inst.new ComputeTask(i, ""+i));  
23.             taskList.add(ft);  
24.             // 提交给线程池执行任务，也可以通过exec.invokeAll(taskList)一次性提交所有任务;  
25.             exec.submit(ft);  
26.         }  
27.           
28.         System.out.println("所有计算任务提交完毕, 主线程接着干其他事情！");  
29.   
30.         // 开始统计各计算线程计算结果  
31.         Integer totalResult = 0;  
32.         for (FutureTask<Integer> ft : taskList) {  
33.             try {  
34.                 //FutureTask的get方法会自动阻塞,直到获取计算结果为止  
35.                 totalResult = totalResult + ft.get();  
36.             } catch (InterruptedException e) {  
37.                 e.printStackTrace();  
38.             } catch (ExecutionException e) {  
39.                 e.printStackTrace();  
40.             }  
41.         }  
42.   
43.         // 关闭线程池  
44.         exec.shutdown();  
45.         System.out.println("多任务计算后的总结果是:" + totalResult);  
46.   
47.     }  
48.   
49.     private class ComputeTask implements Callable<Integer> {  
50.   
51.         private Integer result = 0;  
52.         private String taskName = "";  
53.           
54.         public ComputeTask(Integer iniResult, String taskName){  
55.             result = iniResult;  
56.             this.taskName = taskName;  
57.             System.out.println("生成子线程计算任务: "+taskName);  
58.         }  
59.           
60.         public String getTaskName(){  
61.             return this.taskName;  
62.         }  
63.           
64.         @Override  
65.         public Integer call() throws Exception {  
66.             // TODO Auto-generated method stub  
67.   
68.             for (int i = 0; i < 100; i++) {  
69.                 result =+ i;  
70.             }  
71.             // 休眠5秒钟，观察主线程行为，预期的结果是主线程会继续执行，到要取得FutureTask的结果是等待直至完成。  
72.             Thread.sleep(5000);  
73.             System.out.println("子线程计算任务: "+taskName+" 执行完成!");  
74.             return result;  
75.         }  
76.     }  
77. }  

2. FutureTask在高并发环境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：

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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  
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：

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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  
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。