缘起
java线程池提供了几种执行线程的方式，其中Future是可以获取到线程的返回值的，那么他是怎么做到的呢？获取线程的返回值又有什么应用场景呢？本文带你走进Future,探究获取线程返回值的奥秘。
Future的应用场景
比如我们登陆一个电商网站，登陆后网站需要去用户接口查询我们的名字等信息，假设这个接口耗时3s。然后又要去积分接口查询我们的积分信息，这个接口耗时5s.那么按照常规操作我们的代码示意图如下。
那么接下来我们使用线程的方式实现
那么这里引出的问题是：我们是用线程去请求接口的，那么如何拿到这个线程的返回值呢？这里就要用到Future
使用方式：
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future future = executorService.submit(new impleCallable());
String sss = (String) future.get();
System.out.println(sss);
public class impleCallable implements Callable{
@Override
public Object call() throws Exception {
return "我是实现了Callable的一个线程";
}
}输出：
我是实现了Callable的一个线程
可以看到，通过Future可以获取到线程的返回值，那么他是如何做到的呢？下面我们来看源码。
源码：
下面看调用的submit方法
public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
RunnableFuture<T> ftask = newTaskFor(task);
execute(ftask);
return ftask;
}protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Callable<T> callable) {
return new FutureTask<T>(callable);
}可以看到是把我们实现了Callabe的对象封装成了一个FutureTask对象，并且调用了线程池的execute()方法，咦。。这个方法不是我们平常把线程丢到线程池里执行的方法吗？为啥我们调用的是线程池的submit()方法最终是调用了execute()方法呢？这个FutureTask何许人也？下面来看。
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
public void run() {
try {
Callable<V> c = callable;
if (c != null && state == NEW) {
V result;
try {
result = c.call();
} catch (Throwable ex) {
}
if (ran)
set(result);
}
}
}
}protected void set(V v) {
if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
outcome = v;
}
}可以看到这个FutureTask本身也是实现Runnable接口，也就是他也是一个线程，看他的run方法可以看到他最终调用的是我们submit(T)的时候传过来的对象的call方法，并且把返回值赋值给result.然后调用set方法把result复制给outcome。至此，线程执行完毕，并且返回值也赋值给了outcome.那么如何获取这个outcome呢，下面我们看FutureTask的get()方法
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
int s = state;
if (s <= COMPLETING)
s = awaitDone(false, 0L);//等待线程执行完毕
return report(s);
}get方法会调用awaitDone
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);
}
}
awaitDone方法对主线程进行阻塞，通过LockSupport的park或parkNanos挂起线程，那么挂起的线程什么时候被唤醒呢？
我们看到之前的run方法中会调用一个set方法
protected void set(V v) {
if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {
outcome = v;
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state
finishCompletion();
}
}set调用了finishCompletion();
private void finishCompletion() {
// assert state > COMPLETING;
for (WaitNode q; (q = waiters) != null;) {
if (UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset, q, null)) {
for (;;) {
Thread t = q.thread;
if (t != null) {
q.thread = null;
//关键代码，唤醒调用get的时候堵塞的主线程
LockSupport.unpark(t);
}
WaitNode next = q.next;
if (next == null)
break;
q.next = null; // unlink to help gc
q = next;
}
break;
}
}
done();
callable = null; // to reduce footprint
}LockSupport.unpark(t);是唤醒堵塞的主线程的方法，唤醒之后，堵塞在get方法处的主线程就会执行report方法，从而拿到线程的执行结果。
private V report(int s) throws ExecutionException {
Object x = outcome;
if (s == NORMAL)
return (V)x;
if (s >= CANCELLED)
throw new CancellationException();
throw new ExecutionException((Throwable)x);
}可以看到，get方法就是把outcome给返回出去了。
理解
可以理解为，我们submit一个Callable的时候，实际上是新建了一个线程（FutureTask）来执行我们提交的任务。而这个新建的线程（FutureTask）中含有一个变量outcome用来存储我们提交的任务的返回值。当调用FutureTask的get()的时候会检查我们的任务执行完毕没有，如果没有执行完毕就堵塞：park(Object blocker) 表示阻塞主线程。等待执行完毕之后调用unpark(Thread thread) 唤醒主线程线程，参数thread指定线程对象。
