Java多线程编程中Future模式的详解<转>

Java多线程编程中，常用的多线程设计模式包括：Future模式、Master-Worker模式、Guarded Suspeionsion模式、不变模式和生产者-消费者模式等。这篇文章主要讲述Future模式，关于其他多线程设计模式的地址如下： 关于其他多线程设计模式的地址如下： 关于Master-Worker模式的详解： Java多线程编程中Master-Worker模式的详解 关于Guarded Suspeionsion模式的详解： Java多线程编程中Guarded Suspeionsion模式的详解 关于不变模式的详解： Java多线程编程中不变模式的详解 关于生产者-消费者模式的详解：生产者-消费者模式Java详解

1. Future模式核心思想

Future模式的核心在于：去除了主函数的等待时间，并使得原本需要等待的时间段可以用于处理其他业务逻辑（根据《Java程序性能优化》）。

Future模式有点类似于商品订单。在网上购物时，提交订单后，在收货的这段时间里无需一直在家里等候，可以先干别的事情。类推到程序设计中时，当提交请求时，期望得到答复时，如果这个答复可能很慢。传统的时一直等待到这个答复收到时再去做别的事情，但如果利用Future设计模式就无需等待答复的到来，在等待答复的过程中可以干其他事情。

例如如下的请求调用过程时序图。当call请求发出时，需要很长的时间才能返回。左边的图需要一直等待，等返回数据后才能继续其他操作；而右边的Future模式的图中客户端则无需等到可以做其他的事情。服务器段接收到请求后立即返回结果给客户端，这个结果并不是真实的结果（是虚拟的结果），也就是先获得一个假数据，然后执行其他操作。

 

2. Future模式Java实现

Client的实现

Client主要完成的功能包括：1. 返回一个FutureData；2.开启一个线程用于构造RealData。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 public class Client {      public Data request( final String string) {          final FutureData futureData = new FutureData();                    new Thread( new Runnable() {              @Override              public void run() {                  //RealData的构建很慢，所以放在单独的线程中运行                  RealData realData = new RealData(string);                  futureData.setRealData(realData);              }          }).start();                    return futureData; //先直接返回FutureData      } }

Data的实现

无论是FutureData还是RealData都实现该接口。

1 2 3 public interface Data {      String getResult() throws InterruptedException; }

FutureData的实现

FutureData是Future模式的关键，它实际上是真实数据RealData的代理，封装了获取RealData的等待过程。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 //FutureData是Future模式的关键，它实际上是真实数据RealData的代理，封装了获取RealData的等待过程 public class FutureData implements Data {      RealData realData = null ; //FutureData是RealData的封装      boolean isReady = false ;  //是否已经准备好            public synchronized void setRealData(RealData realData) {          if (isReady)              return ;          this .realData = realData;          isReady = true ;          notifyAll(); //RealData已经被注入到FutureData中了，通知getResult()方法      }        @Override      public synchronized String getResult() throws InterruptedException {          if (!isReady) {              wait(); //一直等到RealData注入到FutureData中          }          return realData.getResult();      } }

RealData的实现

RealData是最终需要使用的数据，它的构造函数很慢。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 public class RealData implements Data {      protected String data;        public RealData(String data) {          //利用sleep方法来表示RealData构造过程是非常缓慢的          try {              Thread.sleep( 1000 );          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }          this .data = data;      }        @Override      public String getResult() {          return data;      } }

测试运行

主函数主要负责调用Client发起请求，并使用返回的数据。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 public class Application {      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {          Client client = new Client();          //这里会立即返回，因为获取的是FutureData，而非RealData          Data data = client.request( "name" );          //这里可以用一个sleep代替对其他业务逻辑的处理          //在处理这些业务逻辑过程中，RealData也正在创建，从而充分了利用等待时间          Thread.sleep( 2000 );          //使用真实数据          System.out.println( "数据=" +data.getResult());      } }

 

3. Future模式的JDK内置实现

由于Future是非常常用的多线程设计模式，因此在JDK中内置了Future模式的实现。这些类在java.util.concurrent包里面。其中最为重要的是FutureTask类，它实现了Runnable接口，作为单独的线程运行。在其run()方法中，通过Sync内部类调用Callable接口，并维护Callable接口的返回对象。当使用FutureTask.get()方法时，将返回Callable接口的返回对象。同样，针对上述的实例，如果使用JDK自带的实现，则需要作如下调整。

首先，Data接口和FutureData就不需要了，JDK帮我们实现了。

其次，RealData改为这样：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 import java.util.concurrent.Callable;   public class RealData implements Callable {      protected String data;        public RealData(String data) {          this .data = data;      }        @Override      public String call() throws Exception {          //利用sleep方法来表示真是业务是非常缓慢的          try {              Thread.sleep( 1000 );          } catch (InterruptedException e) {              e.printStackTrace();          }          return data;      } }

最后，在测试运行时，这样调用：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.FutureTask;   public class Application {      public static void main(String[] args) throws Exception {          FutureTask futureTask =                  new FutureTask( new RealData( "name" ));          ExecutorService executor =                  Executors.newFixedThreadPool( 1 ); //使用线程池          //执行FutureTask，相当于上例中的client.request("name")发送请求          executor.submit(futureTask);          //这里可以用一个sleep代替对其他业务逻辑的处理          //在处理这些业务逻辑过程中，RealData也正在创建，从而充分了利用等待时间          Thread.sleep( 2000 );          //使用真实数据          //如果call()没有执行完成依然会等待          System.out.println( "数据=" + futureTask.get());      } }

 

本文完。转载请注明出处。 参考文献 葛一鸣，Java程序性能优化．清华大学出版社．

转自 http://www.2cto.com/kf/201411/351903.html