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。

 package futuretask;  

 import java.util.ArrayList;
 import java.util.List;
 import java.util.concurrent.Callable;
 import java.util.concurrent.ExecutionException;
 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 import java.util.concurrent.Executors;
 import java.util.concurrent.FutureTask;  

 public class FutureTaskForMultiCompute {  

     public static void main(String[] args) {  

         FutureTaskForMultiCompute inst=new FutureTaskForMultiCompute();
         // 创建任务集合
         List<FutureTask<Integer>> taskList = new ArrayList<FutureTask<Integer>>();
         // 创建线程池
         ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);
         for (int i = 0; i < 10; i++) {
             // 传入Callable对象创建FutureTask对象
             FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(inst.new ComputeTask(i, ""+i));
             taskList.add(ft);
             // 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;
             exec.submit(ft);
         }  

         System.out.println("所有计算任务提交完毕, 主线程接着干其他事情！");  

         // 开始统计各计算线程计算结果
         Integer totalResult = 0;
         for (FutureTask<Integer> ft : taskList) {
             try {
                 //FutureTask的get方法会自动阻塞,直到获取计算结果为止
                 totalResult = totalResult + ft.get();
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             } catch (ExecutionException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
         }  

         // 关闭线程池
         exec.shutdown();
         System.out.println("多任务计算后的总结果是:" + totalResult);  

     }  

     private class ComputeTask implements Callable<Integer> {  

         private Integer result = 0;
         private String taskName = "";  

         public ComputeTask(Integer iniResult, String taskName){
             result = iniResult;
             this.taskName = taskName;
             System.out.println("生成子线程计算任务: "+taskName);
         }  

         public String getTaskName(){
             return this.taskName;
         }  

         @Override
         public Integer call() throws Exception {
             // TODO Auto-generated method stub  

             for (int i = 0; i < 100; i++) {
                 result =+ i;
             }
             // 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。
             Thread.sleep(5000);
             System.out.println("子线程计算任务: "+taskName+" 执行完成!");
             return result;
         }
     }
 }  

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：

 private Map<String, Connection> connectionPool = new HashMap<String, Connection>();
 private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  

 public Connection getConnection(String key){
     try{
         lock.lock();
         if(connectionPool.containsKey(key)){
             return connectionPool.get(key);
         }
         else{
             //创建 Connection
             Connection conn = createConnection();
             connectionPool.put(key, conn);
             return conn;
         }
     }
     finally{
         lock.unlock();
     }
 }  

 //创建Connection
 private Connection createConnection(){
     return null;
 }  

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：

 private ConcurrentHashMap<String,FutureTask<Connection>>connectionPool = new ConcurrentHashMap<String, FutureTask<Connection>>();  

 public Connection getConnection(String key) throws Exception{
     FutureTask<Connection>connectionTask=connectionPool.get(key);
     if(connectionTask!=null){
         return connectionTask.get();
     }
     else{
         Callable<Connection> callable = new Callable<Connection>(){
             @Override
             public Connection call() throws Exception {
                 // TODO Auto-generated method stub
                 return createConnection();
             }
         };
         FutureTask<Connection>newTask = new FutureTask<Connection>(callable);
         connectionTask = connectionPool.putIfAbsent(key, newTask);
         if(connectionTask==null){
             connectionTask = newTask;
             connectionTask.run();
         }
         return connectionTask.get();
     }
 }  

 //创建Connection
 private Connection createConnection(){
     return null;
 }