揭開Future的神祕面紗——任務取消

貓毛·波拿巴發表於2018-09-04

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使用案例

在之前寫過的一篇隨筆中已經提到了Future的應用場景和特性。（ExecutorService——<T> Future<T> submit（Callable<T> task））

我們先來回顧一下：

public class FutureCancelDemo {


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        Future<Target> future = exec.submit(new DemoTask());
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2); //給足時間讓啟動起來，但又不足以讓其完成
        future.cancel(true);
    }

}

class Target { //任務目標

}

class DemoTask implements Callable<Target> { //任務
    private static int counter = 0;
    private final int id = counter++;

    @Override
    public Target call() throws Exception {
        System.out.println(this+ " start...");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5); //模擬任務執行需要的時間
        System.out.println(this + " completed!");
        return new Target();
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Task[" + id + "]";
    }
}

 

一般情況下，我們會在哪裡用到Future物件呢？

　　就是當我們需要控制任務（Runnable/Callable物件）的時候，我們把任務提交給執行器（ExecutorService.submit()），並返回一個控制控制程式碼（Future）。以便在未來的某個時刻檢查任務執行狀態、獲取任務執行結果、以及在必要的時候取消任務等。

今天我們就來看看，Future是如何取消任務的。

 任務取消做了什麼

我們知道Future只是一個介面，它到底是如何實現任務取消的呢？

　　我們知道，把任務提交給執行器，執行器返回給我們一個Future。但是由於程式碼封裝得很好，Future和ExecutorService都只是一個介面，我們只知道怎麼用，卻不知道其內部是如何實現的。如果要檢視它到底是如何實現的就要追根溯源的查，直到找到最終的實現類。首先，我們的ExecutorService是用工廠類Executors獲得的。就拿上述程式碼為例，我們獲得了一個緩衝執行緒池ThreadPoolExecutor型別的物件，而ThreadPoolExecutor並沒有重寫submit方法，而是延用它父類的實現，而它父類便是AbstractExecutorSevice。這個類提供了ExecutorService介面最基本的底層實現。我們終於找到了submit方法的實現。

　　

從這裡我們可以看到，該方法以RunnableFuture作為返回值。且該值由newTaskFor方法生成。

　　

然而這RunnableFuture，FutureTask，Future到底是何關係呢？

　　

即RunnableFuture繼承了Runnable及Future介面，表示一個可控制的任務。而FutureTask實現了這個介面。故Future的取消操作最終由這個FutureTask實現。

我們來看看它是如何實現取消操作（future.cancel()）的。

 　　

由上我們知道，取消操作與一個變數mayInterruptIfRunning有很大關聯。由以上程式碼可知，

mayInterruptIfRunning為true時

　　（1）設定任務狀態為INTERRUPTING

　　（2）中斷執行任務的執行緒

　　（3）若中斷成功，設定任務狀態為INTERRUPTED

　　（4）執行finishCompletion() => 此方法與等待執行緒有關。請看結果獲取。

mayInterruptIfRunning為false時

　　（1）設定任務狀態為CANCELLED

　　（2）執行finishCompletion() 同上

我們來看看cancel方法的定義。

　　

說的就是，如果任務已經開始被執行緒執行，那麼mayInterruptIfRunning決定的是，在任務執行過程中，要不要通過中斷其執行執行緒來嘗試打斷任務。

任務取消≠任務不再執行

熟悉執行緒中斷的都知道，它是一種協作機制，如果任務程式碼中沒有對中斷訊號進行響應，那麼程式就會繼續執行下去。這是中斷的情況，不中斷自然肯定不能打斷任務的執行。

那麼問題就來了，這個取消操作到底有什麼意義呢？

意義就是，如果任務已被標識為已取消，那麼獲取其結果的執行緒，就不需要等待其完成，丟擲已取消異常。事實上任務其實還在跑。

 

通過一個例子加深一下印象：

public class FutureCancelDemo2 {


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool(); //緩衝執行緒池

        Future<Target> future = exec.submit(new DemoTask());
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2); //給足時間讓啟動起來，但又不足以讓其完成
        boolean cancelResult1 = future.cancel(true); //true表示，如果已經執行，則中斷

        Future<Target> future2 = exec.submit(new DemoTask());
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        boolean cancelResult2 = future2.cancel(false);

        System.out.println("cancelResult1:" + cancelResult1);
        System.out.println("cancelResult2：" + cancelResult2);

        try {
            Target target = future2.get();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

執行結果：

很明顯，程式中，在任務2(Task[1])在其執行完成之前，已經被我們"取消"了。但是從控制檯輸出可知，它其實還在跑，並在完成的時候輸出"Task[1] completed!"。然後我們嘗試獲取任務2(Task[1])的結果，發現其丟擲了已取消異常。

cancel方法返回值的含義

一切都跟前面符合前面的說明，但是細心的朋友可能發現一件奇怪的事情。那就是為什麼不管是cancel(false)還是cancel(true)返回值都是true？

我們來看看官方的定義：

也就是說，cancel的返回值如果是false，則情況有這幾種：在此操作之前，任務已經完成，在這之前已經呼叫過一次cancel，其他原因導致無法取消。

其他任何情況都會返回true

 

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