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首页 > 资讯 > 后端开发 > Python >关于Java 中 Future 的 get 方法超时问题
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关于Java 中 Future 的 get 方法超时问题

2024-04-02 19:04:59 833人浏览 泡泡鱼

Python 官方文档：入门教程 => 点击学习

摘要

目录一、背景二、模拟2.1 常见写法2.2 尝试取消2.2.1 cancel(false)2.2.2 cancel(true)三、回归源码四、总结一、背景 很多 Java 工程师在准

一、背景

很多 Java 工程师在准备面试时，会刷很多八股文，线程和线程池这一块通常会准备线程的状态、线程的创建方式，Executors 里面的一些工厂方法和为什么不推荐使用这些工厂方法，ThreadPoolExecutor 构造方法的一些参数和执行过程等。

工作中，很多人会使用线程池的 submit 方法 获取 Future 类型的返回值，然后使用 java.util.concurrent.Future#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit) 实现“最多等多久”的效果。

但很多人对此的理解只停留在表面上，稍微问深一点点可能就懵逼了。

比如，java.util.concurrent.Future#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit) 超时之后，当前线程会怎样？线程池里执行对应任务的线程会有怎样的表现？

如果你对这个问题没有很大的把握，说明你掌握的还不够扎实。

最常见的理解就是，“超时以后，当前线程继续执行，线程池里的对应线程中断”，真的是这样吗？

二、模拟

2.1 常见写法

下面给出一个简单的模拟案例：

package basic.thread;
import java.util.concurrent.*;
public class FutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        Future<?> future = executorService.submit(() -> {
            try {
                demo();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(threadName + "获取的结果 -- start");
        Object result = future.get(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
        System.out.println(threadName + "获取的结果 -- end :" + result);
    }
    private static String demo() throws InterruptedException {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(threadName + ",执行 demo -- start");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(threadName + ",执行 demo -- end");
        return "test";
    }
}

输出结果：

main获取的结果 -- start
pool-1-thread-1,执行 demo -- start
Exception in thread "main" java.util.concurrent.TimeoutException
    at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:205)
    at basic.thread.FutureDemo.main(FutureDemo.java:20)
pool-1-thread-1,执行 demo -- end

我们可以发现：当前线程会因为收到 TimeoutException 而被中断，线程池里对应的线程“却”继续执行完毕。

2.2 尝试取消

我们尝试对未完成的线程进行取消，发现 Future#cancel 有个 boolean 类型的参数。

    
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

看源码注释我们可以知道：

当设置为 true 时，正在执行的任务将被中断（interrupted）；

当设置为 false 时，如果任务正在执行中，那么仍然允许任务执行完成。

2.2.1 cancel(false)

此时，为了不让主线程因为超时异常被中断，我们 try-catch 包起来。

package basic.thread;
import org.junit.platfORM.commons.util.ExceptionUtils;
import java.util.concurrent.*;
public class FutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        Future<?> future = executorService.submit(() -> {
            try {
                demo();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- start");
        try {
            Object result = future.get(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- end :" + result);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果异常:" + ExceptionUtils.readStackTrace(e));
        }
        future.cancel(false);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- cancel");
    }
    private static String demo() throws InterruptedException {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- start");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- end");
        return "test";
    }
}

结果：

1653751759233,main获取的结果 -- start
1653751759233,pool-1-thread-1,执行 demo -- start
1653751759343,main获取的结果异常:java.util.concurrent.TimeoutException
    at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:205)
    at basic.thread.FutureDemo.main(FutureDemo.java:23)

1653751759351,main获取的结果 -- cancel
1653751760263,pool-1-thread-1,执行 demo -- end

我们发现，线程池里的对应线程在 cancel(false) 时，如果已经正在执行，则会继续执行完成。

2.2.2 cancel(true)

package basic.thread;
import org.junit.platform.commons.util.ExceptionUtils;
import java.util.concurrent.*;
public class FutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        Future<?> future = executorService.submit(() -> {
            try {
                demo();
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + ", Interrupted:" + ExceptionUtils.readStackTrace(e));
                throw new RuntimeException(e);
            }
        });
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- start");
        try {
            Object result = future.get(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- end :" + result);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果异常:" + ExceptionUtils.readStackTrace(e));
        }
        future.cancel(true);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- cancel");
    }
    private static String demo() throws InterruptedException {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- start");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- end");
        return "test";
    }
}

执行结果：

1653752011246,main获取的结果 -- start
1653752011246,pool-1-thread-1,执行 demo -- start
1653752011347,main获取的结果异常:java.util.concurrent.TimeoutException
    at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:205)
    at basic.thread.FutureDemo.main(FutureDemo.java:24)

1653752011363,pool-1-thread-1, Interrupted:java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
    at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
    at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)
    at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)
    at basic.thread.FutureDemo.demo(FutureDemo.java:36)
    at basic.thread.FutureDemo.lambda$main$0(FutureDemo.java:14)
    at java.util.concurrent.Executors$RunnableAdapter.call(Executors.java:511)
    at java.util.concurrent.FutureTask.run(FutureTask.java:266)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

1653752011366,main获取的结果 -- cancel

可以看出，此时，如果目标线程未执行完，那么会收到 InterruptedException ，被中断。

当然，如果此时不希望目标线程被中断，可以使用 try-catch 包住，再执行其他逻辑。

package basic.thread;
import org.junit.platform.commons.util.ExceptionUtils;
import java.util.concurrent.*;
public class FutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException, TimeoutException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        Future<?> future = executorService.submit(() -> {
            demo();
        });
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- start");
        try {
            Object result = future.get(100, TimeUnit.MILLISECONDS);
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- end :" + result);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果异常:" + ExceptionUtils.readStackTrace(e));
        }
        future.cancel(true);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + "获取的结果 -- cancel");
    }
    private static String demo() {
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- start");
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo 被中断，自动降级");
        }
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + threadName + ",执行 demo -- end");
        return "test";
    }
}

执行结果：

1653752219803,main获取的结果 -- start
1653752219803,pool-1-thread-1,执行 demo -- start
1653752219908,main获取的结果异常:java.util.concurrent.TimeoutException
    at java.util.concurrent.FutureTask.get(FutureTask.java:205)
    at basic.thread.FutureDemo.main(FutureDemo.java:19)

1653752219913,main获取的结果 -- cancel
1653752219914,pool-1-thread-1,执行 demo 被中断，自动降级
1653752219914,pool-1-thread-1,执行 demo -- end

三、回归源码

我们直接看 java.util.concurrent.Future#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit) 的源码注释，就可以清楚地知道各种情况的表现：

    
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;

我们还可以选取几个常见的实现类，查看下实现的基本思路：

java.util.concurrent.FutureTask#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit)

   public V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        if (unit == null)
            throw new NullPointerException();
        int s = state;
        if (s <= COMPLETING &&
            (s = awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) <= COMPLETING)
            throw new TimeoutException();
        return report(s);
    }

java.util.concurrent.CompletableFuture#get(long, java.util.concurrent.TimeUnit)

    
    public T get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
        Object r;
        long nanos = unit.toNanos(timeout);
        return reportGet((r = result) == null ? timedGet(nanos) : r);
    }

  
    private Object timedGet(long nanos) throws TimeoutException {
        if (Thread.interrupted())
            return null;
        if (nanos <= 0L)
            throw new TimeoutException();
        long d = System.nanoTime() + nanos;
        Signaller q = new Signaller(true, nanos, d == 0L ? 1L : d); // avoid 0
        boolean queued = false;
        Object r;
        // We intentionally don't spin here (as waitingGet does) because
        // the call to nanoTime() above acts much like a spin.
        while ((r = result) == null) {
            if (!queued)
                queued = tryPushStack(q);
            else if (q.interruptControl < 0 || q.nanos <= 0L) {
                q.thread = null;
                cleanStack();
                if (q.interruptControl < 0)
                    return null;
                throw new TimeoutException();
            }
            else if (q.thread != null && result == null) {
                try {
                    ForkJoinPool.managedBlock(q);
                } catch (InterruptedException ie) {
                    q.interruptControl = -1;
                }
            }
        }
        if (q.interruptControl < 0)
            r = null;
        q.thread = null;
        postComplete();
        return r;
    }

java.util.concurrent.Future#cancel 也一样


boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

java.util.concurrent.FutureTask#cancel

public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
        if (!(state == NEW &&
              UNSAFE.compareAndSwapint(this, stateOffset, NEW,
                  mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
            return false;
        try {    // in case call to interrupt throws exception
            if (mayInterruptIfRunning) {
                try {
                    Thread t = runner;
                    if (t != null)
                        t.interrupt();
                } finally { // final state
                    UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
                }
            }
        } finally {
            finishCompletion();
        }
        return true;
    }

可以看到 mayInterruptIfRunning 为 true 时，会执行 Thread#interrupt 方法

java.util.concurrent.CompletableFuture#cancel

    
    public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
        boolean cancelled = (result == null) &&
            internalComplete(new AltResult(new CancellationException()));
        postComplete();
        return cancelled || isCancelled();
    }

通过注释我们也发现，不同的实现类对参数的“效果”也有差异。

四、总结

我们学习时不应该想当然，不能纸上谈兵，对于不太理解的地方，可以多看源码注释，多看源码，多写 DEMO 去模拟或调试。

到此这篇关于Java 中 Future 的 get 方法超时会怎样的文章就介绍到这了,更多相关Java  Future 的 get 超时内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！

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--结束END--

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