Java線程之Thread、Future、FutureTask源碼解析

目錄

1.Thread

1.1start方法源碼解析

1.2初始化源碼分析

2.Future

2.1基本架構

3.FutureTask

3.1整體架構

3.2初始化源碼解析

3.3get源碼解析

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1.Thread

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1.1start方法源碼解析

// 創建一個新的線程
public synchronized void start() {
    // 如果沒有初始化，拋異常
    if (threadStatus != 0)
        throw new IllegalThreadStateException();
    group.add(this);
    // started 是個標識符，我們在做一些事情的時候，經常這麼寫
    // 動作發生之前標識符是 false，發生完成之後變成 true
    boolean started = false;
    try {
        // 這裏會創建一個新的線程，線程狀態改變爲可執行狀態等待分配時間片
        start0();
        // 這裏執行的還是主線程
        started = true;
    } finally {
        try {
            // 如果失敗，把線程從線程組中刪除
            if (!started) {
                group.threadStartFailed(this);
            }
        } catch (Throwable ignore) {}
    }
}
// 開啓新線程使用的是 native 方法
private native void start0();

先將該線程加入到線程組裏面，然後纔會使用start0方法將線程狀態改變爲可執行狀態等待cpu分配時間片

1.2初始化源碼分析

// 無參構造器，線程名字自動生成
public Thread() {
    init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}
// g 代表線程組，線程組可以對組內的線程進行批量的操作，比如批量的打斷 interrupt
// target 是我們要運行的對象
// name 我們可以自己傳，如果不傳默認是 "Thread-" + nextThreadNum()，
// stackSize 可以設置堆棧的大小
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                  long stackSize, AccessControlContext acc) {
    if (name == null) {
        throw new NullPointerException("name cannot be null");
    }
    this.name = name.toCharArray();
    // 當前線程作爲父線程
    Thread parent = currentThread();// 初始化的線程會繼承當前線程
    this.group = g;// 繼承父線程的線程組
    this.daemon = parent.isDaemon();// 繼承父線程的守護屬性
    this.priority = parent.getPriority();// 繼承父線程的優先級
    // 繼承父線程的上下文類加載器
    // @啓動類加載器，@擴展類加載器，@應用程序類加載器，@自定義類加載器
    if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass()))
        this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();
    else
        this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;
    // 繼承父線程訪問控制上下文權限
    this.inheritedAccessControlContext =
            acc != null ? acc : AccessController.getContext();
    this.target = target;// 設置Runnable接口
    setPriority(priority);// 設置優先級
    // 繼承父線程的inheritableThreadLocals值
    if (parent.inheritableThreadLocals != null)
        this.inheritableThreadLocals =
            ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
    // 設置棧大小
    this.stackSize = stackSize;
    // 設置線程id
    tid = nextThreadID();
}

初始化線程，先將當前線程作爲父線程，然後繼承父線程的屬性（線程組，守護屬性，優先級，類加載器，訪問權限，ThreadLocal值），然後設置Runnable接口，設置優先級，設置棧大小，設置線程id

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2.Future

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2.1基本架構

• 定義了異步計算框架，但是get獲取結果是阻塞的；

ps：異步只針對call/run方法的計算任務來說的，獲取結果依然是阻塞的

// 如果任務已經成功了，或已經取消了，是無法再取消的，會直接返回取消成功(true)
// 如果任務還沒有開始進行時，發起取消，是可以取消成功的。
// 如果取消時，任務已經在運行了，mayInterruptIfRunning 爲 true 的話，就可以打斷運行中的線程
// mayInterruptIfRunning 爲 false，表示不能打斷直接返回
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);// 取消任務

// 返回線程是否已經被取消了，true 表示已經被取消了
// 如果線程已經運行結束了，isCancelled 和 isDone 返回的都是 true
boolean isCancelled();// 是否已經取消
boolean isDone();// 是否已經運行結束了

// 等待結果返回
// 如果任務被取消了，拋 CancellationException 異常
// 如果等待過程中被打斷了，拋 InterruptedException 異常
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
// 等待，但是帶有超時時間的，如果超時時間外仍然沒有響應，拋 TimeoutException 異常
V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

該接口定義了任務取消，等待任務完成，判斷是否取消和是否完成方法

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3.FutureTask

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3.1整體架構

• 實現了RunnableFuture接口適配器（Runnable和Future接口），並且組合了Callable接口

// 任務狀態
private volatile int state;
private static final int NEW          = 0;//線程任務創建
private static final int COMPLETING   = 1;//任務執行中
private static final int NORMAL       = 2;//任務執行結束
private static final int EXCEPTIONAL  = 3;//任務異常
private static final int CANCELLED    = 4;//任務取消成功
private static final int INTERRUPTING = 5;//任務正在被打斷中
private static final int INTERRUPTED  = 6;//任務被打斷成功
// 組合了 Callable 
private Callable<V> callable;
// 異步線程返回的結果
private Object outcome; 
// 當前任務所運行的線程
private volatile Thread runner;
// 記錄調用 get 方法時被等待的線程
private volatile WaitNode waiters;

• FutureTask類整合了Runnable、Callable、Future三者的功能

3.2初始化源碼解析

// 使用 Callable 進行初始化
public FutureTask(Callable<V> callable) {
    if (callable == null)
        throw new NullPointerException();
    this.callable = callable;
    // 任務狀態初始化
    this.state = NEW;  
}
// 使用 Runnable 初始化，result一般爲null 。
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
    // 把 runnable 直接適配成了 callable。
    this.callable = Executors.callable(runnable, result);
    //初始化狀態
    this.state = NEW;
}
// 轉化 Runnable 成 Callable 的適配器類
static final class RunnableAdapter<T> implements Callable<T> {
    final Runnable task;
    final T result;
    RunnableAdapter(Runnable task, T result) {
        this.task = task;
        this.result = result;
    }
    public T call() {
        task.run();
        return result;
    }
}

首先可以執行Callable方法，也可以執行Runnable方法

爲了統一簡化類的複雜性，將Runnable通過適配器模式變爲Callable

3.3get源碼解析

public V get(long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
    if (unit == null)
        throw new NullPointerException();
    int s = state;
    // 如果任務已經在執行中了，並且等待一定的時間後，仍然在執行中，直接拋出異常
    if (s <= COMPLETING &&
        (s = awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) <= COMPLETING)
        throw new TimeoutException();
    // 任務執行成功，返回執行的結果
    return report(s);
}