簡介

Future 是 Java 5 JUC 包中的一個接口，主要提供了三類功能：

任務結果的獲取

這個功能由 get 方法提供，它有兩種形式的重載。get 方法本身使用起來很簡單，需要注意的是它所拋出的異常：

• ExecutionException 對 Callable 或 Runnable 所拋出的異常的封裝，可以通過 Throwable.getCause() 方法獲得具體異常。
• CancellationException 在調用 get 時任務被通過 Future.cancel() 方法被取消所拋出的異常。這個是 運行時異常，但如果你有調用 Future.cancel() 的地方，那還是需要處理的。
• TimeoutException V get(long timeout, TimeUnit unit) 重載形式所拋出的超時異常。
</ul>

任務取消

通過代碼看 Future 的使用

我們先看一段代碼，這個代碼是《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());
    }
}

}</pre> 
這段代碼模擬了一個 HTML 網頁渲染的過程。整個渲染過程分成 HTML 文本的渲染和圖片的下載及渲染。這段代碼為了提高渲染效率，先提交圖片的下載任務，然后在渲染文本，文本渲染完畢之后再去渲染圖片。由于圖片下載是 IO 密集操作，HTML 文本渲染是 CPU 密集操作，所以讓兩者并發運行可以提高效率。
  
Future 的局限性
  
獲取已完成的任務
 
看到這里，肯定會有人說，為什么只用一個線程去下載所有的圖片。如果用多線程去下載圖片，效率豈不是更高。的確是這樣，但是在提交圖片下載之后，如何去從多個 Future 那里獲得下載結果呢？依次調用 Future.get() 是個解決辦法，但是那樣效率并不高，因為第一個有可能是下載速度最慢的，這樣會拖累整個頁面的渲染，因為我們希望下載完一個圖片就渲染一個。
 
為了解決這個問題，我們可以這樣寫
 
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.");

}</pre> 
這段代碼是不是很長，其實我們不用這么辛苦，JDK 已經替我們考慮了這個問題。但是這個話題超出了本期范圍，我會在接下來的文章里講到如何更好地解決這個問題。
  
Future 的使用范圍
 
從上面的例子我們看到，Future 是有其局限性的。Future 主要功能在于獲取任務執行結果和對異步任務的控制。但如果要獲取批量任務的執行結果，從上面的例子我們已經可以看到，單使用 Future 是很不方便的。其原因在于：一是我們沒有好的方法去獲取第一個完成的任務；二是 Future.get 是阻塞方法，使用不當會造成線程的浪費。解決第一個問題可以用 CompletionService 解決，CompletionService 提供了一個 take() 阻塞方法，用以依次獲取所有已完成的任務。對于第二個問題，可以用 Google Guava 庫所提供的 ListeningExecutorService 和 ListenableFuture 來解決。這些都會在后面的介紹。
 
除了獲取批量任務執行結果時不便，Future 另外一個不能做的事便是防止任務的重復提交。要做到這件事就需要 Future 最常見的一個實現類 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 做到這一點。