Java 并发之 FutureTask 的基本使用

原创
2013/12/17 11:21
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上次我们说到了 JUC 中的 Future 接口,在最后提到了 FutureTask、CompletionService 等。我们这次先通过 JCIP 中的示例说说 FutureTask 的基本使用,然后在下次说一说如何通过重载 FutureTask 的 done() 来扩展 FutureTask 的功能。

应用示例:Final implementation of Memoizer

我们在上一篇文章《Java 并发之 Future 接口》中提到了单纯使用 Future 接口的局限性,其中一些可以用 FutureTask 解决。因为我随手在网上搜了一下“FutureTask”,发现排名靠前的例子其实都很不能说明 FutureTask 的作用,所以这里我就窃用一下大师的劳动成果,引用《Java Concurrency in Practice》中的例子,就是上篇中提到的 Listing 5.19,方便没有此书的同学。这里再次建议想学好 Java 并发的同学一定要好好读此书。(读过 JCIP 的同学可以跳过此节)

public class Memoizer<A, V> implements Computable<A, V> {
	private final ConcurrentMap<A, Future<V>> cache = new ConcurrentHashMap<A, Future<V>>();
	private final Computable<A, V> c;
	
	public Memoizer(Computable<A, V> c) {
		this.c = c;
	}
	
	public V compute(final A arg) throws InterruptedException {
		while (true) {
			Future<V> f = cache.get(arg);
			if (f == null) {
				Callable<V> eval = new Callable<V>() {
					public V call() throws InterruptedException {
						return c.compute(arg);
					}
				};
				FutureTask<V> ft = new FutureTask<V>(eval);
				f = cache.putIfAbsent(arg, ft);
				if (f == null) {
					f = ft;
					ft.run();
				}
			}
			try {
				return f.get();
			} catch (CancellationException e) {
				cache.remove(arg, f);
			} catch (ExecutionException e) {
				throw LaunderThrowable.launderThrowable(e.getCause());
			}
		}
	}
}

代码解析

接下来讲解一下上面那段代码。

先说些题外话,在上面这段代码中,参数和变量的命名都十分的简单,都是几个简单字母组成的。在实际项目的开发中不要使用这样的命名,示例中无妨。

Memoizer 这个类的工作就是缓存计算结果,避免计算工作的重复提交。这是一个示例代码,所以没有保护缓存失效等的逻辑。Memoizer 类实现了 Computable 接口。同时,Memoizer 类构造方法里面也要接受一个 Computable 的实现类作为参数,这个 Computable 实现类将去做具体的计算工作。

Memoizer 的 compute 方法是我们要关注的主要部分。先跳过 while (true),第11行是查看缓存中是否已经存在计算任务,如果没有,新的任务才需要被提交,否则获取结果即可。进入 if (f == null),我们先将 Computable<A, V> c 封装进一个 FutureTask 中。然后调用 ConcurrentMap.putIfAbsent 方法去将计算任务放入缓存。这个方法很关键,因为它是一个原子操作,返回值是 key,所对应的原有的值。如果原有值为空,计算任务才可以被真正启动,否则就会重复执行。最后在 try 中调用计算结果。

抛去 while(true)catch,这段代码很容易理解,因为这些都是正常的流程。接下来说说 while(true),它的作用在于计算任务被取消之后能够再次提交任务。

接下来说两个 catch。第一个是 catch CancellationException,但其实在此示例中,FutureTask 都是本地变量,也都没有调用 cancel 方法,所以程序没有机会执行到这里,所以这块只是起到了示例的作用。

需要注意的是第二个 catch。第二个 catch 捕获的是 ExecutionException,封装在 FutureTask 之内的 Runnable 或 Callable 执行时所抛出的异常都会被封装在 ExecutionException 之中,可以通过 e.getCause() 取的实际的异常。显然,发生 ExecutionException 时,计算显然是没有结果的,而在此示例代码中,异常只是简单地被再次抛出。这会导致计算结果无法取得,而且缓存仍旧被占用,新的计算任务无法被提交。如果 c.compute 是幂等的,那这样做是合理的,因为在此提交的任务还是会导致异常的发生。但如果不是幂等的,比如一些偶然事件,比如网络断开等。这里就需要把计算任务从缓存中移除,使得新的任务可以提交进来。在实际应用中,我们还需要根据具体的异常类型,做不同的处理。如果你不清楚 c.compute 是否是幂等的(因为你无法限制传进来的 Computable 实现有何特性),你可以限制一个重试次数。当重试超过限制,便不再移除缓存。

可直接运行的扩展的 "Final implementation of Memoizer" 代码请见这里

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