1、FutureTask对象介绍

Future对象大家都不陌生，是JDK1.5提供的接口，是用来以阻塞的方式获取线程异步执行完的结果。

在Java中想要通过线程执行一个任务，离不开Runnable与Callable这两个接口。

Runnable与Callable的区别在于，Runnable接口只有一个run方法，该方法用来执行逻辑，但是并没有返回值；而Callable的call方法，同样用来执行业务逻辑，但是是有一个返回值的。

Callable执行任务过程中可以通过FutureTask获得任务的执行状态，并且可以在执行完成后通过Future.get()方式获取执行结果。

Future是一个接口，而FutureTask就是Future的实现类。并且FutureTask实现了 RunnableFuture（Runnable + Future），说明我们可以创建一个FutureTask并直接把它放到线程池执行，然后获取FutureTask的执行结果。

2、FutureTask源码解析

2.1 主要方法和属性

那么FutureTask是如何通过阻塞的方式来获取到异步线程执行的结果的呢？我们看下FutureTask中的属性。

// FutureTask的状态及其常量
private volatile int state;
    private static final int NEW          = 0;
    private static final int COMPLETING   = 1;
    private static final int NORMAL       = 2;
    private static final int EXCEPTIONAL  = 3;
    private static final int CANCELLED    = 4;
    private static final int INTERRUPTING = 5;
    private static final int INTERRUPTED  = 6;
    
    // callable对象，执行完后置空
    private Callable<V> callable;
    // 要返回的结果或要引发的异常来自 get() 方法
    private Object outcome; // non-volatile, protected by state reads/writes
    // 执行Callable的线程
    private volatile Thread runner;
    // 等待线程的一个链表结构
    private volatile WaitNode waiters;

FutureTask中几个比较重要的方法。

// 取消任务的执行
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
// 返回任务是否已经被取消
boolean isCancelled();
// 返回任务是否已经完成，任务状态不为NEW即为完成
boolean isDone();
// 通过get方法获取任务的执行结果
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
// 通过get方法获取任务的执行结果，带有超时，如果超过给定时间则抛出异常
V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

2.2 FutureTask执行

当我们在线程池中执行一个Callable方法时，其实是将Callable任务封装成一个RunnableFuture对象去执行，同时将这个RunnableFuture对象返回，这样我们就拿到了FutureTask的引用，可以随时获取到任务执行的状态，并且可以在任务执行完成后通过该对象获取执行结果。

以下为ThreadPoolExecutor线程池提交一个callable方法的源码。

public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        if (task == null) throw new NullPointerException();
        RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
        execute(ftask);
        return ftask;
    }
	
	protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
        return new FutureTask<T>(callable);
    }

2.3 run方法介绍

RunnableFuture其实也是一个可以执行的runnable，我们看下他的run方法。其主要流程就是执行call方法，正常执行完毕后将result结果赋值到outcome属性上。

public void run() {
        if (state != NEW ||
            !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
                                         null, Thread.currentThread()))
            return;
        try {
            // 将callable赋值到本地变量
            Callable<V> c = callable;
            // 判断callable不为空并且FutureTask的状态必须为新创建
            if (c != null && state == NEW) {
                V result;
                boolean ran;
                try {
                    // 执行call方法（用户自己实现的call逻辑），并获取到result结果
                    result = c.call();
                    ran = true;
                } catch (Throwable ex) {
                    result = null;
                    ran = false;
                    // 如果执行过程出现异常，则将异常对象赋值到outcome上
                    setException(ex);
                }
                // 如果正常执行完毕，则将result赋值到outcome属性上
                if (ran)
                    set(result);
            }
        } finally {
            // runner must be non-null until state is settled to
            // prevent concurrent calls to run()
            runner = null;
            // state must be re-read after nulling runner to prevent
            // leaked interrupts
            int s = state;
            if (s >= INTERRUPTING)
                handlePossibleCancellationInterrupt(s);
        }
    }

以下逻辑为正常执行完成后赋值的逻辑。

// 如果任务没有被取消，将future执行完的返回值赋值给result结果
// FutureTask任务的执行状态是通过CAS的方式进行赋值的，并且由此可知，COMPLETING其实是一个瞬时状态
// 当将线程执行结果赋值给outcome后，状态会修改为对应的NORMAL，即正常结束
protected void set(V v) {
        if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETIN