多线程(10) — Future模式
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了多线程(10) — Future模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
Future模式是多线程开发中常用常见的一种设计模式,它的核心思想是异步调用。在调用一个函数方法时候,如果函数执行很慢,我们就要进行等待,但这时我们可能不着急要结果,因此我们可以让被调者立即返回,让它在后台慢慢处理这个请求,对于调用者来说可以先处理一些其他事物,在真正需要数据的场合再去尝试获得需要的数据。对于Future模式来说,虽然它无法立即给出你需要的数据,但是它们返回一个契约给你,将来你可以凭借这个契约去重新获取你需要的信息。主要的角色有:
- Main:系统启动,调用Client发出请求。
- Client:返回Data对象,立即返回FutureData,并开启ClientThread线程装配RealData
- Data:返回数据的接口。
- FutureData:Future数据构造很快,但是是一个虚拟的数据,需要装配RealData
- RealData:真实数据,其构造是比较慢的
Future模式简单实现:一个核心接口Data,就是客户端希望获取的数据,在Future模式中,这个Data接口有两个重要的实现,一个是RealData,是真实数据,就是最终要获得的信息。另外一个是FutureData,它是用来提取RealData的一个订单,因此FutureData可以立即返回。
public interface Data public String getResult();
FutureData实现了一个快速返回的RealData包装,只是一个包装,或者说是虚拟实现,它可以很快构造并返回。当使用FutureData的getResult()方法,如果实际数据没准备好程序会阻塞,等RealData准备好并注入FutureData才最终返回数据。
注意:FutureData是Future模式的关键,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 protected RealData realdata = null; protected boolean isReady = false; public synchronized void setRealData(RealData realdata) if(isReady) return; this.realdata = realdata; isReady = true; notifyAll(); @Override public synchronized String getResult() while(!isReady) try wait(); catch (InterruptedException e) return realdata.result;
RealData是最终需要使用的数据模型,它的构造很慢,用sleep()函数模拟这个过程,简单地模拟一个字符串的构造。
public class RealData implements Data protected final String result; public RealData(String para) // RealData的构造可能很慢,需要用户等待很久,这里用sleep模拟 StringBuffer sb = new StringBuffer(); for (int i = 0; i < 10; i++) sb.append(para); try // 这里使用sleep代替一个很慢的操作过程 Thread.sleep(100); catch (InterruptedException e) result = sb.toString(); @Override public String getResult() return result;
接下来就是客户端程序,Client主要实现了获取FutureData,并开启构造RealData的线程,并在接受请求后,很快返回FutureData。注意,它不会等待数据真的构造完毕再返回,而是立即返回FutureData,即使这个时候FutureData内没有真实数据。
public class Client public Data request(final String queryStr) final FutureData future = new FutureData(); new Thread() @Override public void run() RealData realdata = new RealData(queryStr); future.setRealData(realdata); .start(); return future;
public static void main(String[] args) Client client = new Client(); // 这里立即返回,得到的是Future而不是RealData Data data = client.request("Hello"); System.out.println("请求完成"); try Thread.sleep(2000);// 这个过程代替RealData被创建的过程,也就是自己的业务处理过程 catch (InterruptedException e) // 使用真实的数据 System.out.println("数据 = "+data.getResult());
JDK中的Future模式
JDK中,Future接口类似于模式中的契约,通过它,可以得到真实的数据。RunnableFuture继承了Future和Runnable俩接口,其中run()方法用于构造真实的数据,它有一个具体的实现FutureTask类,这个实现类有个内部类Sync,一些实质性的工作会委托Sync实现,而Sync类最终会调用Callable接口,完成实际数据的组装工作。Callable接口只有一个方法call(),它会返回需要构造的实际数据。这个Callable接口也是Future框架和应用程序之间的重要接口。要实现自己的业务系统,通常需要实现自己的Callable对象,此外,FutureTask类也是与应用密切相关,通常可以使用Callable实例构造一个FutureTask实例,并将它交给线程池。下面来举个使用的例子:
public class RealData implements Callable<String> private String para; public RealDatajdk(String para) this.para = para; @Override public String call() throws Exception StringBuffer sb = new StringBuffer(); for (int i = 0; i < 10; i++) sb.append(para); Thread.sleep(100); return sb.toString();
上述代码实现了Callable接口,它的call()方法会构造我们需要的真实数据并返回,当然这个过程可能是缓慢的,这里使用Thread.sleep()方法模拟它。
public class FutureMain public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException FutureTask<String> future = new FutureTask<String>(new RealData("a"));// 构造FutureTask ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1); // 执行FutureTask,相当于上例中client.request("a")发送请求 // 在这里开启线程进行RealData的call()方法执行 executor.submit(future); System.out.println("请求完毕"); try // 这里可以做额外的数据操作,使用sleep代替其他业务逻辑处理 Thread.sleep(2000); catch (InterruptedException e) // 取得call()方法的返回值,如果call()方法还没有执行完,就会等待 System.out.println("数据 = "+future.get());
除基本的功能外JDK还为Future接口提供了一些简单的控制方法
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning); // 取消任务 boolean isCancelled(); // 是否已经取消任务 boolean isDone(); // 是否已完成 V get() throws InterruptedException, ExecutionException; // 取得返回对象 V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;// 取得返回对象,可以设置超时时间
Guava对Future模式的支持
JDK自带的简单Future模式,可以使用get()方法得到处理结果,但是这个方法是阻塞的,因此不利于高并发应用。在Guava中增强了Future模式,增加了对模式完成时的回调接口,使得Future完成时可以自动通知应用程序进行后续处理。使用Guava改写上一节中的FutureMain可以得到更好的效果。
public class FutureDemo public static void main(String[] args) throws InterruptedException ListeningExecutorService service = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newFixedThreadPool(10)); ListenableFuture<String> task = service.submit(new RealData("x")); task.addListener(new Runnable() @Override public void run() System.out.print("异步处理成功:"); try System.out.println(task.get()); catch (Exception e) ,MoreExecutors.directExecutor()); System.out.println("main task done......"); Thread.sleep(3000);
MoreExecutors.listeningDecorator()方法将一个普通的线程池包装为一个包含通知功能的Future线程池。第5行将Callable任务提交到线程池中,并得到一个ListenableFuture。与Future相比,ListenableFuture拥有完成时的通知功能,addListener向ListenableFuture中添加回调函数,即当Future执行完成后,执行addListener中第一个参数中代码
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