美团本地生活面试：模拟外卖订单处理，客户支付提交订单后，查询订单详情，后台需要查询店铺备餐进度、以及外卖员目前位置信息后再返回。
时间好快，一转眼不到一个月时间，已经完成分享synchronized、volatile、CAS、AQS、ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier、并发锁、Condition、线程池、ThreadLocal等多个核心基础原理和案例剖析。
其实我编写文章速度真的很慢，基本每篇文章需要写2~3个小时去梳理。确保基础理论、源码分析、面试案例、优缺点等均分享到位，力求每篇都是干货实用，让每位看到我文章的同学，不管是面试、还是应用到工作实践，都能有所收益。
今天我们围绕Future是什么、怎么用，实践demo来展开分享，实现原理架构来展开。
一、Future是什么
首先我们回到一个问题，就是为什么需要Future、FutureTask？
之前我们用过的线程池ThreadPoolExecutor、线程Thread都可以执行异步任务，但是无法执行带有返回值的异步任务。而Future是可以执行这种带有返回值的异步任务。线程池ThreadPoolExecutor、Thread线程可以通过提交执行Future类型的任务，就可以获取任务返回值。
和Callable、Runnable一样，Future是一个接口。我们看一下它的接口源码。
//Runnable接口，只有一个run方法 public interface Runnable { public abstract void run(); }
//Callable接口，只有一个call方法 public interface Callable<V> { V call() throws Exception; }
//本文主角Future有5个方法 public interface Future<V> { boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); boolean isCancelled(); boolean isDone(); V get() throws InterruptedException, ExecutionException; V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException; }
代码非常少，有5个方法，但是核心方法是get(),还是isDone();
get()方法：用来读取任务的返回结果。此外，如果任务未执行，调用该方法的当前线程会进入阻塞等待。
isDone()方法：检查计算是否已完成。这个方法不会阻塞线程。日常使用Future，一般是先调用isDone()方法判断结果是否返回，然后再调用get()方法获取执行结果。
一句话总结：Future是异步计算任务，提交Future任务后可以继续干别的；等干完别的事，再回来通过get()方法去读取Future任务结果。
再简单总结：Future是支持在未来读取结果的异步计算任务。
cancel()方法:用来尝试取消任务，仅仅是尝试，不一定成功。如果任务已经开始执行，那么它就不能被取消。
isCancelled()方法:就是用来检查这个Future任务是否被取消。
Future和之前分享的信号量Semaphore、CountDownLatch倒数门闩、CyclicBarrier循环屏障都不一样，唯一和Condition条件队列有点像，支持多个线程协调进行。支持异步读取任务结果这个特性，Future可以很方便支持多个任务并发执行，以及在最后汇总获取并发结果，最后返回给终端。
二、应用实践：模拟同时查外卖信息
我们用FutureTask实现一个并发面试题：模拟外卖订单处理，客户支付提交订单后，查询订单详情，后台需要查询店铺备餐进度、以及外卖员目前位置信息后再返回。
package lading.java.mutithread; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.FutureTask; /** * 模拟外卖订单处理，客户支付提交订单后，查询订单详情，后台 * 通过查询店铺备餐进度、以及外卖员目前位置信息。 */ public class Demo015Future { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { //1、异步查询商家系统任务 FutureTask<Boolean> checkFoodIsReadyTask = new FutureTask<>(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"转发请求到商家系统，查询餐厅当前订单备餐进度..."); Thread.sleep(2000); boolean foodIsOk = true; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"商家接口返回是否备餐完成，结果是：" + foodIsOk); return foodIsOk; }); //2、异步查询外卖员系统任务 FutureTask<Boolean> checkCourierIsReadyTask = new FutureTask<>(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"转发请求到外卖员系统，查询外卖员是否已到店..."); Thread.sleep(800); boolean courierIsOk = true; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"查询外卖员是否已到店，结果是：" + courierIsOk); return courierIsOk; }); //并发查询商家、外卖员情况，大约2s new Thread(checkFoodIsReadyTask).start(); new Thread(checkCourierIsReadyTask).start(); Thread.sleep(100); //只是判断是否完成，不会阻塞 if (!checkFoodIsReadyTask.isDone()) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "查询店铺备餐进度未完成，继续等等..."); } if (!checkCourierIsReadyTask.isDone()) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "查询外卖员情况未完成，继续等等..."); } //如果结果没返回会阻塞等待 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程 成功查到商家备餐结果：" + checkFoodIsReadyTask.get()); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程 成功查到外卖员结果：" + checkCourierIsReadyTask.get()); } }
运行结果：
三、硬核干活：FutureTask的实现原理源码分析
我们从它的属性开始，然后讲实现的方法原理。
3.1 FutureTask的属性
FutureTask 的源码也不多，属性就这5个。
线程状态state、执行任务的callable,任务执行的返回结果outCome,正在运行的线程runner，等待队列里的waiters节点。
3.1.1 当前任务线程状态state，以及状态枚举
这七种任务状态之间相互转换关系：
1、正常结束
NEW -> COMPLETING -> NORMAL
2、异常结束
NEW -> COMPLETING -> EXCEPTIONAL
3、任务被取消
NEW -> CANCELLED
4、任务出现中断
NEW -> INTERRUPTING -> INTERRUPTED
//当前任务线程的状态，以下几个枚举值都是state不同状态 private volatile int state; //当前任务线程刚创建状态 private static final int NEW = 0; //当前任务线程即将完成，ing是一个即将完成状态 private static final int COMPLETING = 1; //表示当前任务线程正常结束的状态 private static final int NORMAL = 2; //表示当前任务线程有异常 private static final int EXCEPTIONAL = 3; //表示当前任务线程被取消 private static final int CANCELLED = 4; //表示当前线程已经被打了中断标识 private static final int INTERRUPTING = 5; //表示当前线程已经被中断 private static final int INTERRUPTED = 6;
3.2 其他属性意义
//Callable 来执行任务，Callable 有返回值的线程 private Callable<V> callable; //Callable任务执行的返回结果 private Object outcome; //当前正在运行的线程 private volatile Thread runner; //等待队列节点，WaitNode是FutureTask的内部类 private volatile WaitNode waiters;
waiters等待队列:这个是单向队列，里面是等待本任务执行结果的线程。比如ABCD四个线程，其中A线程执行了任务，B、C、D线程，都等A线程的返回结果，就需要在waiters等待队列里等着。
//等待队列源码 static final class WaitNode { //被阻塞的线程，也就 volatile Thread thread; //这里看出它就是个单向队列 volatile WaitNode next; WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); } }
3.3 run()方法原理
run方法比较简单，不放源码，直接说，就是执行定义的callable任务，任务执行完成后，通过CAS去更新outCome返回值。
protected void set(V v) { if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) { outcome = v; UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // final state finishCompletion(); } }
3.4 get()方法原理
这个方法和run()一样重要，其他线程想要获取本任务结果，都是通过get方法读取。逻辑也是很简单。其中waitDone()方法，就是进入等待等列等结果。
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException { int s = state; //1、如果任务没执行完成，当前想读取任务结果的线程就进入阻塞等待 if (s <= COMPLETING) s = awaitDone(false, 0L); //2、如果任务执行完成，就返回结果 return report(s); }
3.5 其他方法
//当前任务状态是否被取消，直接读状态值 public boolean isCancelled() { return state >= CANCELLED; } //当前任务状态是否以及执行结束，直接读状态值 public boolean isDone() { return state != NEW; }
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