1. 核心概念简述

Future 是 Java 5 引入的接口，用于代表一个异步计算的结果。它的核心功能是允许调用者在任务提交后继续执行其他操作，直到需要结果时再调用 get() 方法获取。如果此时任务尚未完成，get() 方法会阻塞当前线程，直到任务完成或超时。

2. 原理与源码关键点

Future 的最常用实现类是 FutureTask。其阻塞等待机制的核心在于状态机和线程挂起。

核心字段 

// 任务状态
private volatile int state;
private static final int NEW          = 0;
private static final int COMPLETING   = 1;
private static final int NORMAL       = 2;
// ... 其他异常或取消状态

// 等待节点（Treiber Stack 简单栈结构）
private volatile WaitNode waiters;

get() 方法原理

当调用 get() 时：

  1. 检查状态：如果 state > COMPLETING（即已完成、异常或取消），直接返回结果。
  2. 入队等待：如果任务未完成，当前线程会被封装成一个 WaitNode 节点，加入到 waiters 链表中。
  3. 挂起线程：在一个死循环中，通过 LockSupport.park(this) 挂起当前线程（让出 CPU，进入 WAITING 状态）。

run() 方法原理（唤醒）

当任务执行完毕（run() 方法结束）时：

  1. 设置结果：将计算结果赋值给 outcome 变量。
  2. 更新状态：CAS 修改 state 为 NORMAL。
  3. 唤醒等待者：遍历 waiters 链表，通过 LockSupport.unpark(thread) 依次唤醒所有阻塞在 get() 上的线程。

3. 性能与使用考量

  1. 避免永久阻塞：
    • 强烈建议使用 get(long timeout, TimeUnit unit) 带超时的版本。如果任务因为死锁或死循环永远不结束，无参的 get() 会导致调用线程永久卡死。
  2. CPU 消耗：
    • LockSupport.park() 挂起线程后，线程不占用 CPU 时间片，比忙轮询（Busy Spin）效率高得多。

4. 总结与示例

回答总结： “Future.get() 的阻塞是通过 FutureTask 内部的状态机和 LockSupport 实现的。调用 get() 时，如果任务未完成，当前线程会被封装成节点加入等待队列，并被 park() 挂起。当任务执行完后，会更新状态并 unpark() 唤醒所有等待线程。生产环境中建议使用带超时的 get() 以防止死等。”

代码示例：

FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(() -> {
    Thread.sleep(2000);
    return "Done";
});
new Thread(futureTask).start();

try {
    // 内部会调用 LockSupport.park() 挂起主线程
    String result = futureTask.get(); 
    System.out.println(result);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}