FutureTask源码分析

原创
2018/11/26 16:55
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问题

本文通过源码阐述两个问题

  1. WaitNode是干嘛的
  2. 为什么JDK1.7中FutureTask放弃了使用了AQS

其他源码请查看其他Blog

WaitNode

Treiber stack

Treiber Stack在 R. Kent Treiber在1986年的论文Systems Programming: Coping with Parallelism中首次出现。它是一种无锁并发栈,其无锁的特性是基于CAS原子操作实现的。

下面给出的Java语言实现为《Java并发编程实战》一书的15.4.1小结中的实现。Treiber Stack的实现套路很简单,就是CAS+重试,不需要任何注释就能轻松的看懂代码。

public class TreiberStack<E> {
    AtomicReference<Node<E>> top = new AtomicReference<>();

    /**
     * 入栈
     * @param item E
     */
    public void push(E item) {
        Node<E> newHead = new Node<E>(item);
        Node<E> oldHead;
        //使用CAS操作循环设置栈头,保证在多线程情况下push新节点时新节点是正确的栈头
        do {
            oldHead = top.get();
            newHead.next = oldHead;
			//如果在循环中oldHead没有变化,即oldHead值为期望值,则更新
        } while (!top.compareAndSet(oldHead, newHead));
    }

    /**
     * 出栈
     * @return E
     */
    public E pop() {
        Node<E> oldHead;
        Node<E> newHead;
        //使用CAS操作循环设置栈头,保证在多线程情况下pop的时候取到的是最头的节点
        do {
            oldHead = top.get();
            if (oldHead == null) {
                return null;
            }
            newHead = oldHead.next;
        } while (!top.compareAndSet(oldHead, newHead));
        return oldHead.item;
    }

    private static class Node<E> {
        final E item;
        Node<E> next;

        Node(E item) {
            this.item = item;
        }
    }
}

WaitNode是干嘛的

/*Treiber椎,用于保存由于调用Future.get方法而阻塞的线程*/
private volatile WaitNode waiters;
static final class WaitNode {
     volatile Thread thread;
     volatile WaitNode next;
     WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); }
}

每当一个线程调用Future.get去获取任务的执行结果时,如果当前任务还没有执行结束、还没有被取消或者执行中未抛出异常。将产生一个新的WaitNode类型的节点,该节点持有调用Future.get方法的线程的引用,放入到Treiber stack中。FutureTask成员变量waiters更新为最新的WaitNode节点。如下图。

为什么放弃了使用了AQS

源码注释:

/*
 * Revision notes: This differs from previous versions of this
 * class that relied on AbstractQueuedSynchronizer, mainly to
 * avoid surprising users about retaining interrupt status during
 * cancellation races. Sync control in the current design relies
 * on a "state" field updated via CAS to track completion, along
 * with a simple Treiber stack to hold waiting threads.
 *
 * Style note: As usual, we bypass overhead of using
 * AtomicXFieldUpdaters and instead directly use Unsafe intrinsics.
 */

从Java1.7开始Doug Lea对FutureTask进行了重写,不使用AQS去维护WaitNode,而改用上文提到的Treiber Stack,即通过CAS来维护内部的竞争状态,当然也包括了waiters(队头)的状态。 这么做主要是为了在需要竞争时保留中断状态。

Reference

  1. https://www.cnblogs.com/micrari/p/7719408.html
  2. https://blog.csdn.net/u011236357/article/details/78339410?locationNum=5&fps=1
  3. https://zhuanlan.zhihu.com/p/40047276
  4. https://www.zhihu.com/question/60123950
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大佬,我不太明白“FutureTask放弃AQS这么做主要是为了在需要竞争时保留中断状态。”这句话的含义,能详细说明下么,感谢!
2020/07/09 10:52
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