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;  
}