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FutureTask的用法及两种常用的使用场景

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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;    }

经过这样的改造,可以避免由于并发带来的多次创建连接及锁的出现。

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