【雜談】從實現角度看ChannelFuture

貓毛·波拿巴發表於2020-05-01

JDK中的Future特性

在介紹Netty的ChannelFuture之前，我們先來看看JDK中的Future是如何實現的。總的來說就是任務提交的時候會使用裝飾器模式，將任務包裝成一個FutureTask。當執行器執行該Task的時候，不僅僅會執行使用者提交的任務，還會執行裝飾器新增的額外操作，例如在執行之前記錄當前執行執行緒、執行完成後將任務結果儲存在FutureTask物件內部等。

  • Thread runner   =>  裝飾器新增的，在執行任務之前，會在物件內儲存當前執行執行緒的引用，用於中斷任務執行
  • Object outcome => 任務執行結果（返回值或異常物件），任務執行完成後會將結果set到此物件的outcome，後續可通過Future的get介面取出
  • Callable<V> callble => 使用者提交的實際任務
  • WaitNode waiters => 用於儲存等待執行緒，任務完成後會喚醒這些執行緒

詳細請看本人過去整理的隨筆：

Netty中的ChannelFuture

ChannelFuture是在Future基礎上的完善，它支援新增監聽器，在任務完成後自動執行相關操作。

這個其實就是觀察者模式，個人認為就是在前面的C部分新增監聽的方法呼叫，即執行執行緒執行完成後，如果發現該任務上有監聽器，則該執行執行緒還會呼叫監聽器介面。

話不多說，我們來看看它程式碼到底是怎麼寫的，跟Future的實現有何異同。相關實現關鍵內容在DefaultPromise類中，相對於前面的FutureTask。

1.物件屬性

 private volatile Object result;
 private final EventExecutor executor;
 private Object listeners;
 private short waiters;
 private boolean notifyingListeners;

從物件屬性中我們可以得知，該物件沒有儲存使用者任務。實際上個人任務這是它跟Future最大的不同，Future所引用的本質上是一個任務，而ChannelFuture所引用的只有任務狀態和任務結果。所以這個DefaultPromise物件不會被作為任務提交到執行器中。

2.任務完成時的執行緒喚醒與監聽器觸發

private boolean setValue0(Object objResult) {
        if (RESULT_UPDATER.compareAndSet(this, null, objResult) ||
            RESULT_UPDATER.compareAndSet(this, UNCANCELLABLE, objResult)) {
            if (checkNotifyWaiters()) {
                notifyListeners();
            }
            return true;
        }
        return false;
    }

當任務執行完成，通過setValue將值傳入DefaultPromise物件時，喚醒等待的執行緒，並觸發監聽器。

2.執行緒的等待與喚醒方式

public Promise<V> await() throws InterruptedException {
        if (isDone()) {
            return this;
        }

        if (Thread.interrupted()) {
            throw new InterruptedException(toString());
        }

        checkDeadLock();

        synchronized (this) {
            while (!isDone()) {
                incWaiters(); 
                try {
                    wait(); 
                } finally {
                    decWaiters();
                }
            }
        }
        return this;
    }
private synchronized boolean checkNotifyWaiters() {
    if (waiters > 0) {
        notifyAll();
    }
    return listeners != null;
}

從上述程式碼可知，這裡的執行緒等待與喚醒方式使用的內建的wait()和notify()方法，而FutureTask的等待佇列是單獨實現的。

注：這裡尚不清楚這兩種實現方式之間的優劣。

3.設定監聽器

public Promise<V> addListener(GenericFutureListener<? extends Future<? super V>> listener) {
        checkNotNull(listener, "listener");

        synchronized (this) {
            addListener0(listener);
        }

        //新增監聽器時，如果發現已經完成，則直接呼叫觸發監聽器
        if (isDone()) {
            notifyListeners();
        }

        return this;
    }

如果任務已經完成，則直接觸發監聽器。防止出現"呼叫setLisener的時候，任務已經完成，導致監聽器不被觸發"。

4.任務取消

public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
        if (RESULT_UPDATER.compareAndSet(this, null, CANCELLATION_CAUSE_HOLDER)) {
            if (checkNotifyWaiters()) {
                notifyListeners();
            }
            return true;
        }
        return false;
    }

從程式碼可以看出，它的實現與FutureTask有所不同，它並不會嘗試呼叫執行執行緒的interrupt()方法來中斷執行緒，只是將等待執行緒喚醒，並觸發監聽器。所以這個“取消”操作並不會影響程式碼的實際執行。

事實上“中斷”也只是一種協作方式，它只是設定中斷狀態並將執行緒喚醒（如果該執行緒正處於掛起狀態），如果使用者程式碼中沒有對中斷狀態進行判斷，也沒有使用wait()、sleep()等方法，中斷操作也是不會實際“打斷”程式碼執行的。

詳細可看：【雜談】執行緒中斷——Interrupt

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