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2020年Java原創面試題庫連載中mysql
（共18篇）
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【032期】JavaEE面試題（四）Spring（2）
面試
線程池源碼中出現了不少Callable、Future、FutureTask等之前沒介紹過的接口，尤爲是線程池提交任務時老是把任務封裝成FutureTask，今天就來爲你們解惑：sql
Runnable、Callable、Future、FutureTask緩存
FutureTask類結構性能優化
FutureTask狀態數據結構
執行任務 run()方法架構
獲取任務返回值 get()方法併發
取消任務 cancel()方法
1. Runnable、Callable、Future、FutureTask 1.1 Runnable
Runnable接口只有一個run方法，而run方法的返回值是void，因此線程執行完以後沒有返回值。
public interface Runnable {1.2 Callable
public abstract void run();
}
在不少場景下，咱們經過線程來異步執行任務以後，但願獲取到任務的執行結果。好比RPC框架中，須要異步獲取任務返回值。這種狀況下，Runnable沒法獲取返回值就沒法知足需求了，所以Callable就出現了。
Callable也是一個接口，也只有一個call()方法，不一樣的是Callable的call()方法有是有返回值的，返回值的類型是一個泛型，泛型由建立Callable對象時指定。
public interface Callable {1.3 Future
V call() throws Exception;
}
要想得到Callable的返回值就須要用到Future接口。Futrue能夠監視和控制Callable任務的執行狀況，如對執行結果進行取消、查詢是否完成、獲取結果等。
如：當一個任務經過線程池的submit()方法提交到線程池後，線程池會返回一個Future類型的對象，咱們能夠經過Future對象來獲取任務在線程池中的狀態。
public interface Future {
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
cancel方法：用來取消任務，若是取消任務成功則返回true，若是取消任務失敗則返回false。
mayInterruptIfRunning參數用來表示是否須要中斷線程，若是傳true，表示須要中斷線程，那麼就會將任務的狀態設置爲INTERRUPTING；若是爲false，那麼就會將任務的狀態設置爲CANCELLED（關於任務的狀態INTERRUPTING和CANCELLED後面會說明）
isCancelled方法：表示任務是否被取消成功，若是在任務正常完成前被取消成功，則返回 true
isDone方法：表示任務是否已經完成，若任務完成，則返回true
get()方法：用來獲取執行結果，這個方法會產生阻塞，會一直等到任務執行完畢才返回。
get(long timeout, TimeUnit unit)方法：獲取執行結果，若是在指定時間內，還沒獲取到結果，就直接返回null。
舉例：Future獲取Callable任務的返回值
public class FutureExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
Future future = threadPool.submit(new Callable() {
@Override
public String call() throws Exception {
Thread.sleep(2000);
return "結果";
}
});
System.out.println("Callable返回值=" + future.get());
}
}
輸出結果：
Callable返回值=結果1.4 FutureTask
FutureTask是Runnable和Future的實現類，既能夠做爲Runnable被線程執行，又能夠做爲Future獲得Callable的返回值。
當線程池調用submit()方法來向線程池中提交任務時，不管提交的是Runnable類型的任務，仍是提交的是Callable類型的任務，最終都是將任務封裝成一個FutureTask對象，咱們能夠經過這個FutureTask對象來獲取任務在線程池中的狀態。
public Future submit(Callable task) {
if (task == null) throw new NullPointerException();
// 調用newTaskFor()將Callable任務封裝成一個FutureTask
RunnableFuture ftask = newTaskFor(task);
// 執行任務
execute(ftask);
return ftask;
}
// newTaskFor2. FutureTask類結構
protected RunnableFuture newTaskFor(Callable callable) {
// 直接new一個FutureTask對象
return new FutureTask(callable);
}public class FutureTask implements RunnableFuture {
/** state變量用來保存任務的狀態 */
private volatile int state;
private static final int NEW = 0;
private static final int COMPLETING = 1;
private static final int NORMAL = 2;
private static final int EXCEPTIONAL = 3;
private static final int CANCELLED = 4;
private static final int INTERRUPTING = 5;
private static final int INTERRUPTED = 6;
/** 提交的任務，Runnable類型的任務會經過Executors.callable()來轉變爲Callable */
private Callable callable;
/** 用來保存Callable的call()方法的返回值 */
private Object outcome;
/** 執行Callable任務的線程 **/
private volatile Thread runner;
/**
* 任務未完成時，調用get方法獲取結果的線程會阻塞等待
* waiters用於保存這些線程
*/
private volatile WaitNode waiters;
static final class WaitNode {3. FutureTask狀態
volatile Thread thread;
volatile WaitNode next;
WaitNode() { thread = Thread.currentThread(); }
}
}
FutureTask任務的狀態以下：
// 任務的初始狀態，當新建一個FutureTask任務時，state值默認爲NEW
private static final int NEW = 0;
// 任務處於完成中，也就是正在執行還未設置返回值
private static final int COMPLETING = 1;
// 任務正常被執行完成，並將任務的返回值賦值給outcome屬性以後
private static final int NORMAL = 2;
// 任務出了異常，並將異常對象賦值給outcome屬性以後
private static final int EXCEPTIONAL = 3;
// 調用cancle(false)，任務被取消了
private static final int CANCELLED = 4;
// 調用cancle(true)，任務中斷，可是在線程中斷以前
private static final int INTERRUPTING = 5;
// 調用cancle(true)，任務中斷，可是在線程中斷以後
private static final int INTERRUPTED = 6;
狀態變化以下圖：
4. 執行任務run()
執行future.callable.call()，執行任務；
執行成功，設置結果outcome；
逐個喚醒waiters中的線程去獲取執行結果。
public void run() {
/*
* 1. 不是NEW狀態，不能執行
* 2. 設置runner失敗，不能執行
*/
if (state != NEW ||
!UNSAFE.compareAndSwapObject(this, runnerOffset,
null, Thread.currentThread()))
return;
try {
Callable c = callable;
if (c != null && state == NEW) {
V result;
boolean ran;
try {
result = c.call();// 真正執行任務
ran = true;// 執行成功，設置執行成功標誌
} catch (Throwable ex) {
result = null;
ran = false;// 有異常，執行失敗
setException(ex);// 設置異常
}
// 若是執行成功，則設置返回結果
if (ran)
set(result);
}
} finally {
runner = null;// 不管是否執行成功，把runner設置爲null
int s = state;
// 處理中斷
if (s >= INTERRUPTING)
handlePossibleCancellationInterrupt(s);
}
}
/**5. 獲取任務返回值get()方法
* 設置執行結果
*/
protected void set(V v) {
if (UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW, COMPLETING)) {// 執行完成，設置COMPLETING狀態
outcome = v;// 設置執行結果
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, NORMAL); // 設置完結果，設置NORMAL狀態
finishCompletion();// 逐個喚醒waiters中的線程去獲取執行結果
}
}
任務狀態爲NORMAL，直接返回執行結果；
任務狀態爲COMPLETING，線程yield()讓出CPU，由於COMPLETING到NORMAL只須要很短的時間，get線程讓出CPU的短暫時間，任務狀態就是從COMPLETING變成了NORMAL；
任務狀態爲NEW，將get線程阻塞，若是設置了超時，阻塞至超時時間；若是沒有設置超時，會一直阻塞直到任務完成後喚醒。
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
int s = state;
// 若是狀態處於NEW或者COMPLETING狀態，表示任務尚未執行完成，awaitDone()等待
if (s <= COMPLETING)
s = awaitDone(false, 0L);// 下文詳解
// 返回結果，下文詳解
return report(s);
}
/**
* 返回執行結果
*/
private V report(int s) throws ExecutionException {
Object x = outcome;
// 任務正常結束時，返回outcome
if (s == NORMAL)
return (V)x;
// 任務被取消了，拋出CancellationException
if (s >= CANCELLED)
throw new CancellationException();
// 這裏只能第EXCEPTIONAL狀態，表示在執行過程當中出現了異常，拋出ExecutionException。
throw new ExecutionException((Throwable)x);
}
/**6. 取消任務 cancel()
* 處於NEW或者COMPLETING狀態時，get線程等待
*/
private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException {
// ......
for (;;) {
// ......
// 任務處於COMPLETING中，就讓當前線程先暫時放棄CPU的執行權
else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
Thread.yield();
// ......
// 若是設置了超時，阻塞至超時時間
else if (timed) {
nanos = deadline - System.nanoTime();
if (nanos <= 0L) {
removeWaiter(q);
return state;
}
// 等待一段時間
LockSupport.parkNanos(this, nanos);
}
else
// 若是沒有設置超時，會一直阻塞，直到被中斷或者被喚醒
LockSupport.park(this);
}
}
將任務狀態設置成INTERRUPTING/INTERRUPTED/CANCELLED狀態就表示取消了線程，由於在這些狀態下任務的run方法是不能執行的。
public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
/*
* 如下狀況不能取消任務：
* 1. 當前任務不是NEW狀態，已經被執行了，不能取消
* 2. 當前任務尚未執行，state == NEW，可是CAS設置狀態失敗，不能取消
*/
if (!(state == NEW &&
UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,
mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
return false;
try { // in case call to interrupt throws exception
// 中斷
if (mayInterruptIfRunning) {
try {
Thread t = runner;
if (t != null)
t.interrupt();// 中斷線程
} finally { // final state
// 中斷以後，設置INTERRUPTED狀態
UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
}
}
} finally {
finishCompletion();// 喚醒waiters中的線程去獲取執行結果
}
return true;
}
以前，給你們發過三份Java面試寶典，此次新增了一份，目前總共是四份面試寶典，相信在跳槽前一個月按照面試寶典準備準備，基本沒大問題。
《java面試寶典5.0》(初中級)
《350道Java面試題：整理自100+公司》（中高級）
《資深java面試寶典-視頻版》（資深）
《Java[BAT]面試必備》（資深）
分別適用於初中級，中高級，資深級工程師的面試複習。
內容包含java基礎、javaweb、mysql性能優化、JVM、鎖、百萬併發、消息隊列，高性能緩存、反射、Spring全家桶原理、微服務、Zookeeper、數據結構、限流熔斷降級等等。
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