多线程编程中Future模式
来源:互联网 发布:世界进出口数据 编辑:程序博客网 时间:2024/05/21 21:43
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。
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
。
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。
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。
//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。
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。
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()); }}
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:
import java.util.concurrent.Callable;public class RealData implements Callable<string> { 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:
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<string> futureTask = new FutureTask<string>(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()); }}
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