Netty核心概念(9)之Future

1.前言

　第7节讲解JAVA的线程模型中就说到了Future，并解释了为什么可以主线程可以获得线程池任务的执行后结果，变成一种同步状态。秘密就在于Java将所有的runnable和callable任务，统一变成了callable，最终包装成了FutureTask对象，该类实现了Runnable接口和Future接口，所以FutureTask能够被线程执行。最终异步执行过程全部由该类控制逻辑，所以在get的时候锁住了该类，run方法执行的时候释放了锁，这样就满足了能够在异步线程执行完毕获取相关结果的能力。

　本章介绍一下Netty对Future的设计，Netty的声明就是一个异步事件驱动框架，上一节学习了整个线程调度的过程，并在最后给出了前几节的一个综合流程图，虽然图中提到了几种Future，但是没有具体介绍细节，这些将在本节得到解释。

2.相关概念

2.1 Future

　虽然Java中已经定义了Future，但是满足不了Netty的需求，所以Netty新写了一个Future接口，继承了JDK的Future。额外方法定义如下图：

　接口主要追加了两个功能：1.增加了判断任务是否成功失败的方法，以及失败获取异常信息；2.增加了任务完成时触发的监听器

2.2 Promise

　该类继承自Future，自然是增加了额外的功能了：这是一个可写的Future。什么意思呢？通过之前的知识，我们知道Future都是由异步线程控制的，主线程是无法控制线程执行的。Promise的作用就是主线程能够控制一下执行的任务。

　　setSuccess()：标记任务成功，并触发所有listener。如果任务早就成功或失败，则抛出异常

　　trySuccess()：同上，但是失败只是返回false，而不是抛出异常

　这里就解释这两个方法，其他方法是覆盖了父接口的方法，确定返回的具体类型而已。根据方法我们也能大体明白可写的含义了。

3 主要Future详解

3.1 DefaultChannelPromise

　该类是在注册channel时创建的，SingleThreadEventLoop的register方法。和Java的FutureTask不同，FutureTask是作为一个任务交给线程池，在内部控制任务执行。DefaultChannelPromise则是持有了Channel和EventExecutor二者，在外边处理逻辑。其上层有2个抽象父类：

　　1.AbstractFuture：

　　　　该类就实现了get方法，原理是调用了await()方法，await之后唤醒肯定就是任务结束了，判断有无异常，最终返回结果还是抛出异常。

　　2.DefaultPromise：

　　　　该类提供了一个Promise应该具备的基本实现。对任务标记结果，触发listener等。其主要有个result，对结果进行CAS操作来判断任务是否完成。

　　　　setSuccess过程如下：1.设置成功的结果；2.触发所有的listener。设置结果主要是CAS更新result字段，然后判断是否有get请求等待任务执行完，直接notifyAll即可。触发listener的过程在于先判断当前线程是否是事件线程中，触发方法必须由EventLoop线程执行，然后就是遍历触发listener的operationComplete方法。

　　　　await过程如下：1.判断是否执行完，执行完直接返回；2.判断线程是否中断，中断抛出异常；3.检查死锁，即wait操作不能在EventLoop的线程中执行；4.如果没执行完，等待者计数，然后wait。

　DefaultChannelPromise相对于DefaultPromise而言只是增加了一个channel字段，其它的方法都是调用父类方法。接下来我们看看register过程是怎么使用这个Promise的吧。

    public final void register(EventLoop eventLoop, final ChannelPromise promise) {
            if (eventLoop == null) {
                throw new NullPointerException("eventLoop");
            }
            if (isRegistered()) {
                promise.setFailure(new IllegalStateException("registered to an event loop already"));
                return;
            }
            if (!isCompatible(eventLoop)) {
                promise.setFailure(
                        new IllegalStateException("incompatible event loop type: " + eventLoop.getClass().getName()));
                return;
            }

            AbstractChannel.this.eventLoop = eventLoop;

            if (eventLoop.inEventLoop()) {
                register0(promise);
            } else {
                try {
                    eventLoop.execute(new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            register0(promise);
                        }
                    });
                } catch (Throwable t) {
                    logger.warn(
                            "Force-closing a channel whose registration task was not accepted by an event loop: {}",
                            AbstractChannel.this, t);
                    closeForcibly();
                    closeFuture.setClosed();
                    safeSetFailure(promise, t);
                }
            }
        }

　可以看到在注册过程中实际上就是使用setXXX方法来处理相关逻辑的，这个和Java的FutureTask采取了不同的方式。

3.2 SucceededFuture

　上面讲了一个Promise控制主线程和线程池的同步状态，那个是依靠promise才有的setXXX接口来触发的。那么Future是怎么控制的呢？答案是Future不需要控制，返回Future的时候就已经有结果了，并且返回一定是一个同步过程。

　以SucceededFuture为例。Bootstrap中的doResolveAndConnect0方法有段：final Future<SocketAddress> resolveFuture = resolver.resolve(remoteAddress);其解析成功就会返回带有结果的SucceededFuture。看这个类的sync方法也和Promise的不一样，Promise是await，Future是直接返回。这个可以说明Future和Promise的区别：Future用于同步任务，Promise用于异步任务。不知道Netty为什么会设计成这样，让人会有些疑惑。但是记住这点，再加上Promise的set方法达成的效果，就可以理解Netty的Future了。

4.总结

　Netty的Future设计采取了和Java的FutureTask不同的设计思路。Java的思路是将Futuren包装成一个任务，这样异步线程执行这个FutureTask的时候，其就可以知道任务的执行状态。Netty将Future扩展成了Promise。Future作为同步方法直接返回的结果类，使用较少。Promise提供了setXXX方法，给异步线程调用该方法告知执行状态。相同的地方在于Promise也必须被异步线程持有，才能使用set方法。