网上一搜取消正在执行的异步任务，会出现很多Future，FutureTask相关的文章，最近我也用了一下FutureTask，这里记录一下使用中遇到的问题，最后结合源码分析一下。

在Java中，一般是通过继承Thread类或者实现Runnable接口来创建多线程， Runnable接口不能返回结果，如果要获取子线程的执行结果，一般都是在子线程执行结束之后，通过Handler将结果返回到调用线程，jdk1.5之后，Java提供了Callable接口来封装子任务，Callable接口可以获取返回结果。

与FutureTask相关的类或接口，有Runnable，Callable，Future，直接从Callable开始。

下面可以看一下Callable接口的定义：

Callable接口很简单，是一个泛型接口，就是定义了一个call()方法，与Runnable的run()方法相比，这个有返回值，泛型V就是要返回的结果类型，可以返回子任务的执行结果。

Future接口表示异步计算的结果，通过Future接口提供的方法，可以很方便的查询异步计算任务是否执行完成，获取异步计算的结果，取消未执行的异步任务，或者中断异步任务的执行，接口定义如下：

FutureTask可以像Runnable一下，封装异步任务，然后提交给Thread或线程池执行，然后获取任务执行结果。原因在于FutureTask实现了RunnableFuture接口，RunnableFuture是什么呢，其实就是Runnable和Callable的结合，它继承自Runnable和Callable。继承关系如下：

FutureTask使用还是比较简单的，FutureTask与Runnable，最大的区别有两个，一个是可以获取执行结果，另一个是可以取消，使用方法可以参考以上步骤，不过我在项目中使用FutureTask出现了以下两个问题：

有的情况下，使用 futuretask.cancel(true)方法并不能真正的结束子任务执行。

FutureTask的get(long timeout, TimeUnit unit)方法，是等待timeout时间后，获取子线程的执行结果，但是如果子任务执行结束了，但是超时时间还没有到，这个方法也会返回结果。

下面，结合FutureTask的源码，分析一下以上两个问题。在此之前，先看一下FutureTask内部比较值得关注的几个成员变量。

private volatile int state，state用来标识当前任务的运行状态。FutureTask的所有方法都是围绕这个状态进行的，需要注意，这个值用volatile（易变的）来标记，如果有多个子线程在执行FutureTask，那么它们看到的都会是同一个state，有如下几个值：

NEW：表示这是一个新的任务，或者还没有执行完的任务，是初始状态。 COMPLETING：表示任务执行结束（正常执行结束，或者发生异常结束），但是还没有将结果保存到outcome中。是一个中间状态。 NORMAL：表示任务正常执行结束，并且已经把执行结果保存到outcome字段中。是一个最终状态。 EXCEPTIONAL：表示任务发生异常结束，异常信息已经保存到outcome中，这是一个最终状态。 CANCELLED：任务在新建之后，执行结束之前被取消了，但是不要求中断正在执行的线程，也就是调用了cancel(false)，任务就是CANCELLED状态，这时任务状态变化是NEW -> CANCELLED。 INTERRUPTING：任务在新建之后，执行结束之前被取消了，并要求中断线程的执行，也就是调用了cancel(true)，这时任务状态就是INTERRUPTING。这是一个中间状态。 INTERRUPTED：调用cancel(true)取消异步任务，会调用interrupt()中断线程的执行，然后状态会从INTERRUPTING变到INTERRUPTED。

状态变化有如下4种情况： NEW -> COMPLETING -> NORMAL --------------------------------------- 正常执行结束的流程 NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL ---------------------执行过程中出现异常的流程 NEW -> CANCELLED -------------------------------------------被取消，即调用了cancel(false) NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED -------------被中断，即调用了cancel(true)

private Callable callable，一个Callable类型的变量，封装了计算任务，可获取计算结果。从上面的用法中可以看到，FutureTask的构造函数中，我们传入的就是实现了Callable的接口的计算任务。

private Object outcome，Object类型的变量outcome，用来保存计算任务的返回结果，或者执行过程中抛出的异常。

private volatile Thread runner，指向当前在运行Callable任务的线程，runner在FutureTask中的赋值变化很值得关注，后面源码会详细介绍这个。

private volatile WaitNode waiters，WaitNode是FutureTask的内部类，表示一个阻塞队列，如果任务还没有执行结束，那么调用get()获取结果的线程会阻塞，在这个阻塞队列中排队等待。

下面从构造函数说起，看一下FutureTask的源码。

FutureTask的第一个构造函数，参数是Callable类型的变量。将传入的参数赋值给this.callable，然后设置state状态为NEW，表示这是新任务。

FutureTask还有一个构造函数，接收Runnable类型的参数，通过Executors.callable(runnable, result)将传入的Runnable和result转换成Callable类型。使用该构造方法，可以定制返回结果。

可以看一下Executors.callable(runnable, result)方法，这里通过适配器模式进行适配，创建一个RunnableAdapter适配器。

RunnableAdapter是Executors的内部类，实现也比较简单，实现了适配对象Callable接口，在call()方法中执行Runnable的run()，然后返回result。

FutureTask封装了计算任务，无论是提交给Thread执行，或者线程池执行，调用的都是FutureTask的run()。

关于Unsafe的CAS方法，简单介绍一下，它提供了一种对runner进行原子操作的方法，原子操作，意味着，这个操作不会被打断。runner被volatile字段修饰，只能保证，当多个子线程在执行FutureTask的时候，它们读取到的runner的值是同一个，但是不能保证原子操作，所以很容易读到脏数据（举个例子：线程A准备对runner进行读和写操作，读取到runner的值为null，这是，cpu切换执行线程B，线程B读取到runner的值也是null，然后又切换到线程A执行，线程A对runner赋值thread-A，此时runner的值已经不再是null，线程B读取到的runner=null就是脏数据），用Unsafe的CAS方法，来对runner进行读写，就能保证原子操作。多个线程访问run()方法时，会在这里同步。

如果任务正常执行结束，就调用set(result)保存结果，定义如下：

如果状态是INTERRUPTING，表示正在被中断，这时就让出线程的执行权，给其他线程来执行。

一般情况下，执行任务的线程和获取结果的线程不会是同一个，当我们在主线程或者其他线程中，获取计算任务的结果时，就会调用get方法，如果这时计算任务还没有执行完成，调用get()的线程就会阻塞等待。get()实现如下：

这里主要有几个步骤： a. 读取state，如果s > COMPLETING，表示任务已经执行结束，或者发生异常结束了，此时，调用get()的线程就不会阻塞；如果s == COMPLETING，表示任务结束(正常/异常)，但是结果还没有保存到outcome字段，当前线程让出执行权，给其他线程先执行。 b. 判断Thread.interrupted()，如果调用get()的线程被中断了，就从等待的线程栈(其实就是一个WaitNode节点队列或者说是栈)中移除这个等待节点，然后抛出中断异常。 c. 判断q == null，如果等待节点q为null，就创建等待节点，这个节点后面会被插入阻塞队列。 d. 判断queued，这里是将c中创建节点q加入队列头。使用Unsafe的CAS方法，对waiters进行赋值，waiters也是一个WaitNode节点，相当于队列头，或者理解为队列的头指针。通过WaitNode可以遍历整个阻塞队列。 e. 之后，判断timed，这是从get()传入的值，表示是否设置了超时时间。设置超时时间之后，调用get()的线程最多阻塞nanos，就会从阻塞状态醒过来。如果没有设置超时时间，就直接进入阻塞状态，等待被其他线程唤醒。

awaitDone()方法内部有一个无限循环，看似有很多判断，比较难理解，其实这个循环最多循环3次。 假设Thread A执行了get()获取计算任务执行结果，但是子任务还没有执行完，而且Thread A没有被中断，它会进行以下步骤。 step1：Thread A执行了awaitDone()，1，2两次判断都不成立，Thread A判断q=null，会创建一个WaitNode节点q，然后进入第二次循环。 step2：第二次循环，判断4不成立，此时将step1创建的节点q加入队列头。 step3：第三次循环，判断是否设置了超时时间，如果设置了超时时间，就阻塞特定时间，否则，一直阻塞，等待被其他线程唤醒。

通常调用cancel()的线程和执行子任务的线程不会是同一个。当FutureTask的cancel(boolean mayInterruptIfRunning)方法被调用时，如果子任务还没有执行，那么这个任务就不会执行了，如果子任务已经执行，且mayInterruptIfRunning=true，那么执行子任务的线程会被中断（注意：这里说的是线程被中断，不是任务被取消），下面看一下这个方法的实现：

cancel()分析：

所以cancel(true)方法，只是调用t.interrupt()，此时，如果t因为sleep()，wait()等方法进入阻塞状态，那么阻塞的地方会抛出InterruptedException；如果线程正常运行，需要结合Thread的interrupted()方法进行判断，才能结束，否则，cancel(true)不能结束正在执行的任务。 这也就可以解释前面我遇到的问题，有的情况下，使用 futuretask.cancel(true)方法并不能真正的结束子任务执行。

前面多次出现过这个方法，set(V v)(保存执行结果，设置状态为NORMAL)，setException(Throwable t)(保存结果，设置状态为EXCEPTIONAL)和cancel(boolean mayInterruptIfRunning)(设置状态为CANCELLED/INTERRUPTED)，该方法在state变成最终态之后，会被调用。

finishCompletion()主要做了三件事情：

这里可以解答上面的第二个问题了。FutureTask的get(long timeout, TimeUnit unit)方法，表示阻塞timeout时间后，获取子线程的执行结果，但是如果子任务执行结束了，但是超时时间还没有到，这个方法也会返回结果。因为任务执行完之后，会遍历阻塞队列，唤醒阻塞的线程。LockSupport.unpark(t)执行之后，阻塞的线程会从LockSupport.park(this)/LockSupport.parkNanos(this, parkNanos)醒来，然后会继续进入awaitDone(boolean timed, long nanos)的while循环，此时，state >= COMPLETING，然后从awaitDone()返回。此时，get()/get(long timeout, TimeUnit unit)会继续执行，return report(s)，上面介绍get()的时候没介绍的方法。看一下report(int s)：

其实就是读取outcome，将state映射到最后返回的结果中，s == NORMAL说明任务正常结束，返回正常结果，s >= CANCELLED，就抛出CancellationException。

FutureTask的还有两个方法isCancelled()和isDone()，其实就是判断state，没有过多的步骤。

到此FutureTask分析完毕，其中感受最深的是Unsafe的用法，对于多线程共享的对象，采用volatile + Unsafe的方法，代替锁操作，进行同步；其次，是LockSupport的park(Object blocker)和unpark(Thread thread)的使用

LockSupport在这里的作用，类似于wait(),notify()/notifyAll()，关于二者的区别，可以看一下 Java的LockSupport.park()实现分析 。