简介

Future 是 Java 5 JUC 包中的一个接口，主要提供了三类功能：

任务结果的获取

这个功能由 get 方法提供，它有两种形式的重载。get 方法本身使用起来很简单，需要注意的是它所抛出的异常：

• ExecutionException 对 Callable 或 Runnable 所抛出的异常的封装，可以通过 Throwable.getCause() 方法获得具体异常。
• CancellationException 在调用 get 时任务被通过 Future.cancel() 方法被取消所抛出的异常。这个是 运行时异常，但如果你有调用 Future.cancel() 的地方，那还是需要处理的。
• TimeoutException V get(long timeout, TimeUnit unit) 重载形式所抛出的超时异常。

任务取消

通过代码看 Future 的使用

我们先看一段代码，这个代码是《Java Concurrency in Practise》的 “Listing 6.13. Waiting for Image Download with Future.”。

public class FutureRenderer {      private final ExecutorService executor = ...;      void renderPage(CharSequence source) {          final List<ImageInfo> imageInfos = scanForImageInfo(source);          Callable<List<ImageData>> task = new Callable<List<ImageData>>() {              public List<ImageData> call() {                  List<ImageData> result = new ArrayList<ImageData>();                  for (ImageInfo imageInfo : imageInfos)                      result.add(imageInfo.downloadImage());                  return result;              }          };            Future<List<ImageData>> future = executor.submit(task);            renderText(source);            try {              List<ImageData> imageData = future.get();              for (ImageData data : imageData)                  renderImage(data);          } catch (InterruptedException e) {              // Re-assert the thread's interrupted status              Thread.currentThread().interrupt();              // We don't need the result, so cancel the task too              future.cancel(true);          } catch (ExecutionException e) {              throw launderThrowable(e.getCause());          }      }  }

这段代码模拟了一个 HTML 网页渲染的过程。整个渲染过程分成 HTML 文本的渲染和图片的下载及渲染。这段代码为了提高渲染效率，先提交图片的下载任务，然后在渲染文本，文本渲染完毕之后再去渲染图片。由于图片下载是 IO 密集操作，HTML 文本渲染是 CPU 密集操作，所以让两者并发运行可以提高效率。

Future 的局限性

获取已完成的任务

看到这里，肯定会有人说，为什么只用一个线程去下载所有的图片。如果用多线程去下载图片，效率岂不是更高。的确是这样，但是在提交图片下载之后，如何去从多个 Future 那里获得下载结果呢？依次调用 Future.get() 是个解决办法，但是那样效率并不高，因为第一个有可能是下载速度最慢的，这样会拖累整个页面的渲染，因为我们希望下载完一个图片就渲染一个。

为了解决这个问题，我们可以这样写

public void renderPage(CharSequence source) {      List<ImageInfo> imageInfos = scanForImageInfo(source);        Queue<Future<ImageData>> imageDownloadFutures = new LinkedList<Future<ImageData>>();      for (final ImageInfo imageInfo : imageInfos) {          Future<ImageData> future = executorService.submit(new Callable<ImageData>() {              @Override              public ImageData call() throws Exception {                  return imageInfo.downloadImage();              }          });          imageDownloadFutures.add(future);      }        renderText(source);        Future<ImageData> future;      while ((future = imageDownloadFutures.poll()) != null) {          if (future.isDone()) {              if (!future.isCancelled()) {                  try {                      renderImage(future.get());                  } catch (InterruptedException e) {                      Thread.currentThread().interrupt();                      // We don't need the result, so cancel the task too                      future.cancel(true);                  } catch (ExecutionException e) {                      System.out.println(e.getMessage());                      renderImage(ImageData.emptyImage());                  }              }          } else {              imageDownloadFutures.add(future);          }            try {              Thread.sleep(50);          } catch (InterruptedException e) {              System.out.println("Interrupt images download.");          }      }        executorService.shutdownNow();      System.out.println("Finish the page render.");  }

这段代码是不是很长，其实我们不用这么辛苦，JDK 已经替我们考虑了这个问题。但是这个话题超出了本期范围，我会在接下来的文章里讲到如何更好地解决这个问题。

Future 的使用范围

从上面的例子我们看到，Future 是有其局限性的。Future 主要功能在于获取任务执行结果和对异步任务的控制。但如果要获取批量任务的执行结果，从上面的例子我们已经可以看到，单使用 Future 是很不方便的。其原因在于：一是我们没有好的方法去获取第一个完成的任务；二是 Future.get 是阻塞方法，使用不当会造成线程的浪费。解决第一个问题可以用 CompletionService 解决，CompletionService 提供了一个 take() 阻塞方法，用以依次获取所有已完成的任务。对于第二个问题，可以用 Google Guava 库所提供的 ListeningExecutorService 和 ListenableFuture 来解决。这些都会在后面的介绍。

除了获取批量任务执行结果时不便，Future 另外一个不能做的事便是防止任务的重复提交。要做到这件事就需要 Future 最常见的一个实现类 FutureTask 了。《Java Concurrency in Practice》中的例子“Listing 5.19. Final Implementation of Memoizer”便展示了如何使用 FutureTask 做到这一点。