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问题

（1）自己动手写的线程池如何支持带返回值的任务呢？

（2）如果任务执行的过程中抛出异常了该怎么处理呢？

简介

上一章我们自己动手写了一个线程池，但是它是不支持带返回值的任务的，那么，我们自己能否实现呢？必须可以，今天我们就一起来实现带返回值任务的线程池。

前情回顾

首先，让我们先回顾一下上一章写的线程池：

（1）它包含四个要素：核心线程数、最大线程数、任务队列、拒绝策略；

（2）它具有执行无返回值任务的能力；

（3）它无法处理有返回值的任务；

（4）它无法处理任务执行的异常（线程中的异常不会抛出到线程外）；

那么，我们能不能在现有的基础上实现其下面两项能力呢？让我们一起来试一试吧！

有返回值和无返回值的任务到底有何不同？

答案很明显，就是一个有返回值，一个无返回值，用伪代码来表示就是下面这样：

    // 无返回值
    threadPool.execute(()->{
        System.out.println(1);
    });
    // 有返回值，分两步走
    // 1. 提交任务到线程池中
    SomeClass result = threadPool.execute(()->{
        System.out.println(1);
        return 1;
    });
    // 2. 等待任务的结果返回
    Object value = result.get();
    

无返回值的任务提交了就完事，主线程并不Care它到底有没有执行完，并不关心它是不是抛出异常，主线程Just提交线程到线程池中，其余什么都不管。

有返回值的任务就不一样了，主线程首先要提交任务到线程池中，它需要使用到任务执行的结果，所以它必须等待任务执行完毕才能拿到任务执行的结果。

那么，为什么不直接在execute的时候就等待任务执行完毕呢？这样的话那不就跟串行没啥区别了，还不如直接在主线程执行任务呢，还少了线程切换的资源消耗。

之所以要分成两步，是因为主线程并不一定需要立即获取返回值，在需要用到返回值的时候才去get，这样就可以在提交任务和获取返回值之间干些其它的事情，提高效率。

所以，提交任务的时候不需要阻塞，get返回值的时候才可能需要阻塞，如果get的时候任务已经执行完毕了，这时候也不需要阻塞，如果get的时候任务还未执行完毕，那就要阻塞等待任务执行完毕才能获取到返回值。

实现分析

首先，无返回值的任务我们直接使用的Runnable函数式接口，有返回值的任务有没有现成的接口呢？还真有，那就是Callable接口，它有个返回值。

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

其次，提交任务的时候需要有个返回值，它是在将来用来获取任务执行结果的，实际上它也是新任务的一种能力，可以使用它对任务进行包装，使其具有返回值的能力。

public interface Future<T> {
    T get();
}

再次，我们需要给现有的线程池增加一种新的能力，根据单一职责原则，我们定义一个新的接口来承载这种能力。

public interface FutureExecutor extends Executor {
    <T> Future<T> submit(Callable<T> command);
}

然后，我们需要一种新的任务，它既具有旧任务的执行能力（run()方法），又具有新任务的返回值能力（get()方法），所以我们造一个“将来的任务”对提交的任务进行包装，使其具有返回值的能力。

public class FutureTask<T> implements Runnable, Future<T> {

    /**
     * 真正的任务
     */
    private Callable<T> task;
    
    public FutureTask(Callable<T> task) {
        this.task = task;
    }

    @Override
    public void run() {
        // 具体实现...
    }

    @Override
    public T get() {
        // 具体实现...
    }
}

最后，我们只要对原有的线程池进行扩展，将提交的任务包装成“将来获取返回值的任务”，还是使用原来的方法去执行，然后返回这个将来的任务即可。

根据开闭原则，【本篇文章由公众号“彤哥读源码”原创】原来的代码我们不做任何修改，扩展新的子类来实现新的能力。

public class MyThreadPoolFutureExecutor extends MyThreadPoolExecutor implements FutureExecutor, Executor {

    public MyThreadPoolFutureExecutor(String name, int coreSize, int maxSize, BlockingQueue<Runnable> taskQueue, RejectPolicy rejectPolicy) {
        super(name, coreSize, maxSize, taskQueue, rejectPolicy);
    }

    @Override
    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        // 包装成将来获取返回值的任务
        FutureTask<T> futureTask = new FutureTask<>(task);
        // 还是使用原来的执行能力
        execute(futureTask);
        // 返回将来的任务，只需要返回其get返回值的能力即可
        // 所以这里返回的是Future而不是FutureTask类型
        return futureTask;
    }
}

好了，到这里整体的逻辑我们就已经比较清晰地实现完了，还剩下最关键的部分，这个“将来的任务”的两个能力要如何实现。

将来的任务

将来的任务，具有两个能力：一是执行真正任务的能力，二是将来获取返回值的能力。

public class FutureTask<T> implements Runnable, Future<T> {
    @Override
    public void run() {
        // 具体实现...
    }

    @Override
    public T get() {
        // 具体实现...
    }
}

首先，我们要明确一件事，任务的执行是线程池中，获取返回值是在主线程中，它们是在两个线程中执行的，而且谁先谁后我们无法确定。

其次，如果run()在get()之前执行，我们需要告诉get()任务已经执行完毕了，所以需要一个状态来通知这个事，还需要一个变量来承载任务执行的返回值。

    /**
     * 任务执行的状态，0未开始，1正常完成，2异常完成
     * 也可以使用volatile+Unsafe实现CAS操作
     */
    private AtomicInteger state = new AtomicInteger(NEW);
    private static final int NEW = 0;
    private static final int FINISHED = 1;
    private stati