多线程设计模式-Future模式

[原文地址] (http://www.2cto.com/kf/201411/351903.html)

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。
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。

Client的实现

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接口的实现

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。

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) {        try {            //利用sleep方法来表示RealData构造过程是非常缓慢的            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

public class RealDataByJDK implements Callable<String> {    protected String data;    public RealDataByJDK(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*60);        }catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();        }        return data;    }}

测试运行主函数，并使用返回的数据。

public class ApplicationJDKTest {    public static void main(String[] args) throws Exception {    FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(new RealDataByJDK("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());    }}