FutureTask原理：如何同时实现Runnable和Future

FutureTask 的精妙之处在于它并非通过简单继承 Runnable 和 Future 接口获得“双重身份”，而是依托 volatile state 字段驱动的状态机，结合 LockSupport.park 或 wait/notify 等同步机制，严谨管控任务从新建、执行、完成到异常的全生命周期；其 run() 方法幂等且仅在 NEW 状态下触发实际执行，cancel(true) 仅发送中断信号而非强制终止线程，而重复使用或误用 submit(Runnable, T) 与 new FutureTask(Runnable, T) 的差异更会引发阻塞、结果错乱或状态混乱——理解这些底层契约，才能真正安全、高效地驾驭异步编程的核心组件。

FutureTask 为什么能同时被线程执行又支持结果获取

因为它的核心是把 Runnable 或 Callable 封装进一个可状态流转的容器，内部用 state 字段（int 类型）控制生命周期，配合 wait/notify 或 LockSupport.park 实现阻塞等待。不是靠继承两个接口实现“双重身份”，而是靠状态机 + 同步机制桥接执行与结果。

常见错误现象：get() 调用后线程一直挂起不返回；run() 执行完但 isDone() 仍为 false；多个线程反复调用 run() 导致任务重复执行。

• FutureTask 的 run() 方法是幂等的：只有在 state == NEW 时才会真正执行任务体，否则直接返回
• 一旦进入 COMPLETING 或 NORMAL/EXCEPTIONAL 状态，就不可逆，后续所有 get() 都会立即返回或抛异常
• 不要手动调用 run() 多次——它不是普通方法，而是状态跃迁的入口，交给 Thread 或线程池调度才安全

submit(Runnable, T) 和 new FutureTask(Runnable, T) 的行为差异

两者看似都能传入 Runnable 和默认返回值，但底层对“任务是否真被运行”的判断逻辑不同，容易导致 get() 返回意料之外的值或空指针。

使用场景：你想让一个无返回值的任务也能通过 Future 接口统一处理，比如日志上报、异步清理等。

• ExecutorService.submit(Runnable task, T result) 底层会新建一个 FutureTask，并把 result 存在私有字段里；即使任务没执行完，get() 也会返回这个 result
• new FutureTask(Runnable, T) 构造时就把 result 绑定到实例，但它的 get() 只有在任务完成（state >= COMPLETING）后才返回该值；否则阻塞
• 如果任务抛异常，前者仍返回你传的 result；后者则抛出 ExecutionException 包裹原始异常

cancel(true) 不一定能中断正在运行的线程

这是最常被误解的一点：cancel(true) 只是设置中断标志 + 尝试 interrupt() 当前执行线程，但能否真正停下，完全取决于任务体内部是否响应中断。

常见错误现象：cancel(true) 返回 true，但线程仍在跑；isCancelled() 为 true，而 isDone() 却还是 false。

• 任务代码里必须显式检查 Thread.interrupted() 或捕获 InterruptedException，否则中断信号会被忽略
• 阻塞 I/O（如 SocketInputStream.read()）、Object.wait()、Lock.lockInterruptibly() 这类操作会响应中断；纯计算循环不会
• cancel(false) 表示“只取消未启动的任务”，已开始运行的不受影响，此时 isCancelled() 为 true，但 isDone() 仍为 false，直到它自己结束

FutureTask 在线程池中重复使用会出问题

FutureTask 是一次性对象，状态变更不可逆，不能像 Runnable 那样多次提交给线程池复用。

性能影响：重复使用会导致 run() 直接跳过、get() 返回旧结果或抛异常，还可能因状态混乱引发并发问题。

• 每次提交新任务，都应创建新的 FutureTask 实例
• 不要把同一个 FutureTask 对象传给多个 execute() 或 submit() 调用
• 如果想复用逻辑，应封装成工厂方法或 lambda，而不是复用 FutureTask 实例本身

最容易被忽略的是：它的 state 字段是 volatile 但非原子更新，所有状态跃迁都依赖 UNSAFE.compareAndSwapInt，一旦初始状态不是 NEW，整个流程就绕过了任务执行环节——这点在单元测试里特别容易漏掉验证。

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