FutureTask怎么实现最大等待时间

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预备知识

Java 线程挂起的常用方式有以下几种

Thread.sleep(long millis)：这个方法可以让线程挂起一段时间，并释放 CPU 时间片，等待一段时间后自动恢复执行。这种方式可以用来实现简单的定时器功能，但如果不恰当使用会影响系统性能。

Object.wait() 和 Object.notify() 或 Object.notifyAll()：这是一种通过等待某个条件的发生来挂起线程的方式。wait() 方法会让线程等待，直到其他线程调用了 notify() 或 notifyAll() 方法来通知它。这种方式需要使用 synchronized 或者 ReentrantLock 等同步机制来保证线程之间的协作和通信。

LockSupport.park() 和 LockSupport.unpark(Thread thread)：这两个方法可以让线程挂起和恢复。park() 方法会使当前线程挂起，直到其他线程调用了 unpark(Thread thread) 方法来唤醒它。这种方式比较灵活，可以根据需要控制线程的挂起和恢复。

先上结论

futureTask.get时通过LockSupport.park()挂起线程

在Thread.run() 方法中 调用 setException(ex)或set(result)，然后调用LockSupport.unpark(t)唤醒线程。

示例-引入主题

public class FutureTaskDemo {    public static void main(String[] args) {        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new Callable() {            @Override            public Object call() throws Exception {                System.out.println("异步线程执行");                Thread.sleep(3000);//模拟线程执行任务需要3秒                return "ok";            }        });        Thread t1 = new Thread(futureTask, "线程一");        t1.start();        try {            //关键代码            String s = futureTask.get(2, TimeUnit.SECONDS); //最大等待线程2秒        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } catch (ExecutionException e) {            e.printStackTrace();        } catch (TimeoutException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

进入futureTask.get(2, TimeUnit.SECONDS)

  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) //重点awaitDone，即完成了最大等待，依然没有结果就抛出异常逻辑            throw new TimeoutException();        return report(s);    }

awaitDone返回线程任务执行状态，即小于等于COMPLETING(任务正在运行，等待完成)抛出异常TimeoutException

进入(awaitDone(true, unit.toNanos(timeout)))原理分析

private int awaitDone(boolean timed, long nanos)        throws InterruptedException {        final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;        Waitnode q = null;        boolean queued = false;        for (;;) {            if (Thread.interrupted()) {                removeWaiter(q);                throw new InterruptedException();            }            int s = state;            if (s > COMPLETING) {                if (q != null)                    q.thread = null;                return s;            }            else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet                Thread.yield();            else if (q == null)                q = new WaitNode();            else if (!queued)                queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,                                                     q.next = waiters, q);            else if (timed) {                nanos = deadline - System.nanoTime();                if (nanos <= 0L) {                    removeWaiter(q);                    return state;                }                LockSupport.parkNanos(this, nanos);            }            else                LockSupport.park(this);        }    }

总体解读awaitDone

利用自旋(for (;????)的方式 ，检查state(任务状态)与waitNode(维护等待的线程)，

首先检查if (Thread.interrupted()) 线程是否被打断(LockSupport.parkNanos挂起的线程被打断不抛出异常)，

判断任务状态与waitNode是否入队+确定最大等待时间

若已完成(if (s > COMPLETING))返回任务状态

若已完成(if (s == COMPLETING))-->表示正在完成，但尚未完成。则让出 CPU，进入就绪状态，等待其他线程的执行

若if (q == null)==>创建等待等待节点

若if (!queued)==>表示上一步创建的节点没有和当前线程绑定，故绑定

最后else if (timed)与else，判断最大等待时间

static final class WaitNode {        volatile Thread thread;        volatile WaitNode next;        WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); }    }

private static final int NEW          = 0;private static final int COMPLETING   = 1;private static final int NORMAL       = 2;private static final int EXCEPTIONAL  = 3;private static final int CANCELLED    = 4;private static final int INTERRUPTING = 5;private static final int INTERRUPTED  = 6;state可能转换的过程     1.NEW -> COMPLETING -> NORMAL (成功完成)    2.NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL (异常)    3.NEW -> CANCELLED (任务被取消)    4.NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED(任务被打断)

关键代码

LockSupport.park(this, nanos) ==内部实现==> UNSAFE.park(false, nanos)();

即让当前线程堵塞直至指定的时间(nanos),该方法同Thread.sleep()一样不会释放持有的对象锁，但不同的是Thread.sleep会被打断（interrupted）并抛出异常，而LockSupport.park被打断不会抛出异常，故在自旋时（for (;????）需判断if (Thread.interrupted())线程是否被打断(手动抛出异常)。

线程运行时state的变化轨迹

新建时利用构造器设置state=NEW

 public FutureTask(Runnable runnable, V result) {     this.callable = Executors.callable(runnable, result);     this.state = NEW;   // 赋值状态 }

线程运行时state可能变化轨迹

public void run() {        ..........防止多次运行stat()方法..............        try {            Callable<V> c = callable;            if (c != null && state == NEW) {                V result;                boolean ran;                try {                    result = c.call();                    ran = true;                } catch (Throwable ex) {                    result = null;                    ran = false;                    setException(ex); //异常轨迹---> 见下分析                }                if (ran)                    set(result); // 正常轨迹--->见下分析            }        } finally {            runner = null;    //----最后结束---防止线程被打断            int s = state;            if (s >= INTERRUPTING)                handlePossibleCancellationInterrupt(s);        }    }

异常轨迹setException(ex)

protected void setException(Throwable t) {    if (UNSAFE.compareAndSwapint(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {        outcome = t;        UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state        finishCompletion();        //轨迹变化 2.NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL (异常)    }    //否则1： 3.NEW -> CANCELLED (任务被取消)    //否则2： 4.NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED(任务被打断)}

正常轨迹 set(result);

NEW -> COMPLETING -> NORMAL (成功完成)

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