Java FutureTask<V> 源码分析 Android上的实现
FutureTask类提供了可取消的异步计算，并且可以利用开始和取消计算的方法、查询计算是否完成的方法和获取计算结果的方法。
首先看一下继承关系
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
void run();
}
FutureTask -> RunnableFuture -> Runnable,Future Runnable我们都知道就不说了，主要看一下Future接口。
public interface Future<V> {
//试图取消对此任务的执行。
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
//如果在任务正常完成前将其取消，则返回 true。
boolean isCancelled();
//如果任务已完成，则返回 true。
boolean isDone();
//如有必要，等待计算完成，然后获取其结果。
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
//如有必要，最多等待为使计算完成所给定的时间之后，获取其结果（如果结果可用）。
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
也就是说当FutureTask的实例被一个线程执行以后，我们可以对它进行控制，比如终止任务，查询任务是否完成，获取结果等。
63 public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
64
65 /**
66 * 这个类可能的几种过度状态
67 * NEW -> COMPLETING -> NORMAL 新建-正在完成-正常完成
68 * NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL 新建-正在完成-异常
69 * NEW -> CANCELLED 新建-取消
70 * NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED 新建-正在中断线程-已经中断
71 */
72 private volatile int state; //当前状态 注意volatile，因为这个类是为多线程使用而设计的
73 private static final int NEW = 0;
74 private static final int COMPLETING = 1;
75 private static final int NORMAL = 2;
76 private static final int EXCEPTIONAL = 3;
77 private static final int CANCELLED = 4;
78 private static final int INTERRUPTING = 5;
79 private static final int INTERRUPTED = 6;
80
81 /** 用于执行任务并且返回结果 */
82 private Callable<V> callable;
83 /** 用于存放返回结果 另外如果出现异常那么就存放异常的引用 */
84 private Object outcome; // non-volatile, protected by state reads/writes
85 /** 当前执行该类的线程 */
86 private volatile Thread runner;
87 /** 等待锁队节点 */
88 private volatile WaitNode waiters;
89
90 /**
91 * 根据state的值，判断任务是否正常完成。
92 *
93 * @param s 当前的状态值
94 */
95 @SuppressWarnings("unchecked")
96 private V report(int s) throws ExecutionException {
97 Object x = outcome;
98 //如果状态为NORMAL 则正常返回结果。
99 if (s == NORMAL)
100 return (V)x;
101 //如果状态>=CANCELLED 则抛出一个异常CancellationException 告诉用户任务已经终止。
102 if (s >= CANCELLED)
103 throw new CancellationException();
104 //否则就是任务执行过程中出现异常，包装一下直接抛出。
105 throw new ExecutionException((Throwable)x);
106 }
107
108 /**
109 * 构造参数 传入callable对象，并且将当前状态state设置为null。
110 */
111 public FutureTask(Callable<V> callable) {
112 if (callable == null)
113 throw new NullPointerException();
114 this.callable = callable;
115 this.state = NEW; // ensure visibility of callable
116 }
117
118 /**
119 * 传入runnable对象和result
120 * 通过Executors包装一下，还是返回一个callable的实例
121 * 在执行完runnable的任务后直接返回result
122 */
123 public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
124 this.callable = Executors.callable(runnable, result);
125 this.state = NEW; // ensure visibility of callable
126 }
127
128 /*
129 * 判断任务是否取消
130 */
131 public boolean isCancelled() {
132 return state >= CANCELLED;
133 }
134
135 /*
136 * 如果任务已完成，则返回 true。
137 * 可能由于正常终止、异常或取消而完成，在所有这些情况中，此方法都将返回 true。
138 */
139 public boolean isDone() {
140 return state != NEW;
141 }
142
143 /**
144 * 取消任务
145 * mayInterruptIfRunning 如果应该中断执行此任务的线程，则为 true；否则允许正在运行的任务运行完成
146 */
147 public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
148 //如果当前状态不是新创建时的状态 那么返回false
149 //这种情况说明任务已经执行，那么当前状态的值就有俩种情况。
150 //一种是任务正常完成 那么当前状态将的值会按照这个方向执行 NEW -> COMPLETING -> NORMAL
151 //一种任务是执行中出现异常 那么当前状态的值会按照这个方向执行 NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL
152 if (state != NEW)
153 return false;
154
155 if (mayInterruptIfRunning) {
156 //设置当前状态为INTERRUPTING(正在设置线程的中断状态)
157 if (!UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, INTERRUPTING))
158 return false;
159 Thread t = runner;
160 if (t != null)
161 //设置线程的中断状态
162 t.interrupt();
163 //设置当前状态为INTERRUPTED
164 UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED); // final state
165 }
166 //如果当前状态为NEW 那么会把当前状态设置为 CANCELLED 然后调用finishCompletion，然后返回成功
167 else if (!UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, CANCELLED))
168 return false;
169 //这个方法下面解释
170 finishCompletion();
171 return true;
172 }
173
174 /**
175 * 获取任务的结果，如果任务未完成则线程进入等待状态。
176 */
177 public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
178 int s = state;
179 //如果任务未完成
180 if (s <= COMPLETING)
181 //等待完成 里面的是实现是等待队列
182 s = awaitDone(false, 0L);
183 //调用report方法来根据情况返回结果
184 return report(s);
185 }
186
187 /**
188 * 最多等待为使计算完成所给定的时间之后，获取其结果。
189 */
190 public V get(long timeout, TimeUnit unit)
191 throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException {
192 if (unit == null)
193 throw new NullPointerException();
194 int s = state;
195 //如果超时任务未能完成就抛出TimeoutException
196 if (s <= COMPLETING &&
197 (s = awaitDone(true, unit.toNanos(timeout))) <= COMPLETING)
198 throw new TimeoutException();
199 //调用report方法来根据情况返回结果
200 return report(s);
201 }
202
203 /**
204 * 给子类扩展的方法，state状态发生改变时被调用。
205 */
206 protected void done() { }
207
208 protected void set(V v) {
209 //将状态先设置为COMPLETING正在完成，然后再设置为正常NORMAL
210 if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
211 outcome = v;
212 UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state
213 //然后调用完成方法
214 finishCompletion();
215 }
216 }
217
218 protected void setException(Throwable t) {
219 //将状态先设置为COMPLETING正在完成，然后再设置为异常EXCEPTIONAL
220 if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
221 outcome = t;
222 UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, EXCEPTIONAL); // final state
223 //然后调用完成方法
224 finishCompletion();
225 }
226 }
227
228 //任务开始方法
229 public void run() {
230 //任务不能多个线程同时运行。
231 //如果第一次运行将runner设置为当前执行的线程。
232 if (state != NEW ||
233 !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
234 null, Thread.currentThread()))
235 return;
236 try {
237 Callable<V> c = callable;
238 if (c != null && state == NEW) {
239 V result;
240 boolean ran;
241 try {
242 result = c.call();
243 //任务正常完成 也就是没有出现异常，那么ran=true
244 ran = true;
245 } catch (Throwable ex) {
246 //出现异常就调用setException方法，将状态state设置为EXCEPTIONAL
247 result = null;
248 ran = false;
249 setException(ex);
250 }
251 //如果上面任务正常完成则调用set方法，那么将状态state设置为NORMAL
252 if (ran)
253 set(result);
254 }
255 } finally {
256 runner = null;
257 int s = state;
258 //这里要判断一下，任务是否被取消过。
259 if (s >= INTERRUPTING)
260 handlePossibleCancellationInterrupt(s);
261 }
262 }
263
264 /**
265 * Executes the computation without setting its result, and then
266 * resets this future to initial state, failing to do so if the
267 * computation encounters an exception or is cancelled. This is
268 * designed for use with tasks that intrinsically execute more
269 * than once.
270 *
271 * @return true if successfully run and reset
272 */
273 protected boolean runAndReset() {
274 if (state != NEW ||
275 !UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
276 null, Thread.currentThread()))
277 return false;
278 boolean ran = false;
279 int s = state;
280 try {
281 Callable<V> c = callable;
282 if (c != null && s == NEW) {
283 try {
284 c.call(); // don't set result
285 ran = true;
286 } catch (Throwable ex) {
287 setException(ex);
288 }
289 }
290 } finally {
291 // runner must be non-null until state is settled to
292 // prevent concurrent calls to run()
293 runner = null;
294 // state must be re-read after nulling runner to prevent
295 // leaked interrupts
296 s = state;
297 if (s >= INTERRUPTING)
298 handlePossibleCancellationInterrupt(s);
299 }
300 return ran && s == NEW;
301 }
302
303 /**
304 * 如果其他线程正在中午该任务，那么运行该任务的线程就暂时让出CPU时间
305 * 一直到state=INTERRUPTED为止。
306 */
307 private void handlePossibleCancellationInterrupt(int s) {
308
309 if (s == INTERRUPTING)
310 while (state == INTERRUPTING)
311 Thread.yield(); // wait out pending interrupt
312 }
313
314 /**
315 * Simple linked list nodes to record waiting threads in a Treiber
316 * stack. See other classes such as Phaser and SynchronousQueue
317 * for more detailed explanation.
318 */
319 static final class WaitNode {
320 volatile Thread thread;
321 volatile WaitNode next;
322 WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); }
323 }
324
325 /**
326 * 解锁所有等待队列当中的线程，让他们调用done方法。
327 */
328 private void finishCompletion() {
329 // assert state > COMPLETING;
330 for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) {
331 if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) {
332 for (;;) {
333 Thread t = q.thread;
334 if (t != null) {
335 q.thread = null;
336 LockSupport.unpark(t);
337 }
338 WaitNode next = q.next;
339 if (next == null)
340 break;
341 q.next = null; // unlink to help gc
342 q = next;
343 }
344 break;
345 }
346 }
347
348 done();
349
350 callable = null; // to reduce footprint
351 }
352
353 /**
354 * 等待任务完成，在get方法中最后会调用到这里
355 */
356 private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
357 throws InterruptedException {
358 //计算一下需要等待的时间，有可能为0，为0的话就无限期等待。
359 final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
360 //一个等待节点
361 WaitNode q = null;
362 //是否加入队列
363 boolean queued = false;
364 for (;;) {
365 //如果当且调用get方法的线程被interrupt 那么就把当前线程从等待队列remove
366 //然后抛出异常
367 if (Thread.interrupted()) {
368 removeWaiter(q);
369 throw new InterruptedException();
370 }
371 int s = state;
372 //如果任务已经完成 不管是被暂停了 还是出现异常了 只要状态大于COMPLETING就返回。
373 if (s > COMPLETING) {
374 if (q != null)
375 q.thread = null;
376 return s;
377 }
378 else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
379 //如果任务正在完成中(注意是ING进行时) 那么让出一会CPU时间在继续执行
380 Thread.yield();
381 else if (q == null)
382 //创建等待节点
383 q = new WaitNode();
384 else if (!queued)
385 //第一次创建的等待节点需要加入等待队列，这里加入队列等待。
386 queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
387 q.next = waiters, q);
388 else if (timed) {
389 //如果设置了等待 那么就得锁住线程等待，如果时间到了就返回状态。
390 //方法 public V get(long timeout, TimeUnit unit) 这里会根据状态做后续处理。
391 nanos = deadline - System.nanoTime();
392 if (nanos <= 0L) {
393 removeWaiter(q);
394 return state;
395 }
396 LockSupport.parkNanos(this, nanos);
397 }
398 else
399 //否则锁住线程等待其他线程解锁。
400 LockSupport.park(this);
401 }
402 }
403
404 /**
405 * 这里就是循环线程队列，将当前等待节点remove掉
406 */
407 private void removeWaiter(WaitNode node) {
408 if (node != null) {
409 node.thread = null;
410 retry:
411 for (;;) { // restart on removeWaiter race
412 for (WaitNode pred = null, q = waiters, s; q != null; q = s) {
413 s = q.next;
414 if (q.thread != null)
415 pred = q;
416 else if (pred != null) {
417 pred.next = s;
418 if (pred.thread == null) // check for race
419 continue retry;
420 }
421 else if (!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
422 q, s))
423 continue retry;
424 }
425 break;
426 }
427 }
428 }
429
430 // Unsafe mechanics
431 private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
432 private static final long stateOffset;
433 private static final long runnerOffset;
434 private static final long waitersOffset;
435 static {
436 try {
437 UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
438 Class<?> k = FutureTask.class;
439 stateOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
440 (k.getDeclaredField("state"));
441 runnerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
442 (k.getDeclaredField("runner"));
443 waitersOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
444 (k.getDeclaredField("waiters"));
445 } catch (Exception e) {
446 throw new Error(e);
447 }
448 }
449
450 }
由此可见此类的设计还是非常复杂的，不得不佩服老外们的逻辑思维能力，相当的缜密，上面一些关于状态的转换过程还是比较复杂的，
因为要考虑到多线程的情况，还要考虑到状态转换时的线程安全问题等等。具体奥妙还的自己分析源码慢慢体会。
