老生常谈java中的Future模式

老生常谈java中的Future模式

jdk1.7.0_79

本文实际上是对上文《简单谈谈ThreadPoolExecutor线程池之submit方法》的一个延续或者一个补充。在上文中提到的submit方法里出现了FutureTask，这不得不停止脚步将方向转向java的Future模式。

Future是并发编程中的一种设计模式，对于多线程来说，线程A需要等待线程B的结果，它没必要一直等待B，可以先拿到一个未来的Future，等B有了结果后再取真实的结果。

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();

Future future = executor.submit(callable); //主线程需要callable线程的结果，先拿到一个未来的Future

System.out.println(future.get()); //有了结果后再根据get方法取真实的结果,当然如果此时callable线程如果没有执行完get方法会阻塞执行完，如果执行完则直接返回结果或抛出异常

也就是说，Future它代表一个异步计算的结果。

上面就代表了Future模式的执行原理，根据网上的例子，我们可以来自己实现一个Future模式。

package com.future;

/**

* 数据结果

* Created by yulinfeng on 6/18/17.

*/

public interface Data {

String getResult() throws InterruptedException;

}

package com.future;

/**

* 结果的真实计算过程

* Created by yulinfeng on 6/18/17.

*/

public class RealData implements Data {

protected String data;

public RealData(String data) {

try {

System.out.println("正在计算结果");

Thread.sleep(3000); //模拟计算

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

this.data = data + “ world”;

}

public String getResult() throws InterruptedException {

return data;

}

}

package com.future;

/**

* 真实结果RealData的代理

* Created by yulinfeng on 6/18/17.

*/

public class FutureData implements Data {

RealData realData = null; //对RealData的封装，代理了RealData

boolean isReady = false; //真实结果是否已经准备好

public synchronized void setResultData(RealData realData) {

if (isReady) {

return;

}

this.realData = realData;

isReady = true;

notifyAll(); //realData已经被注入到了futureData中，通知getResult方法

}

public synchronized String getResult() throws InterruptedException {

if (!isReady) {

wait(); //数据还未计算好，阻塞等待

}

return realData.getResult();

}

}

package com.future;

/**

* 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

* Created by yulinfeng on 6/18/17.

*/

public class Client {

public Data request(final String string) {

final FutureData futureData = new FutureData();

/*计算过程比较慢，单独放到一个线程中去*/

new Thread(new Runnable() {

public void run() {

RealData realData = new RealData(string);

futureData.setResultData(realData);

}

}).start();

return futureData; //先返回一个“假”的futureData

}

}

/**

* 负责调用Client发起请求，并使用返回的数据。

* Created by yulinfeng on 6/18/17.

*/

public class Main {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Client client = new Client();

System.out.println("准备计算结果");

Data data = client.request("hello"); //立即返回一个“假”的futureData，可以不用阻塞的等待数据返回，转而执行其它任务

System.out.println("执行其它任务");

Thread.sleep(3000); //模拟执行其它任务

System.out.println("数据的计算结果为：" + data.getResult());

}

}

仔细阅读以上程序对Future模式的实现不难发现，Future模式是异步请求和代理模式的结合。当然在JDK中已经为我们实现好了Future模式。

修改RealData类：

package com.future;

import java.util.concurrent.Callable;

/**

* 结果的真实计算过程

* Created by yulinfeng on 6/18/17.

*/

public class RealData2 implements Callable {

protected String data;

public RealData2(String data) {

this.data = data;

}

public String call() throws Exception {

try {

System.out.println("正在计算结果");

Thread.sleep(2000); //模拟计算结果

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

this.data = data + " world";

return data;

}

}

修改Main测试类：

package com.future;

import java.util.concurrent.ExecutionException;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.Future;

/**

* 负责调用Executor的submit，并使用返回的数据。

* Created by yulinfeng on 6/18/17.

*/

public class Main2 {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {

ExecutorService client = Executors.newSingleThreadExecutor(); //类似Client

System.out.println("准备计算结果");

Future data = client.submit(new RealData2("hello")); //类似Client.request

System.out.println("执行其它任务");

Thread.sleep(3000);

System.out.println("数据的计算结果为：" + data.get());

}

}

现在回到上文还未解决完的AbstractExecutorService#submit方法。

类比上面的Client#request方法，在Client#request中先创建一个FutureData实例，而在AbstractExecutorService#submit中则是创建一个FutureTask实例，接着Client#request新创建一个线程用于异步执行任务，并直接返回FutureData，而在AbstractExecutorService#submit中同样也将任务交给了execute方法，并直接返回FutureTask。当然JDK中Future模式的实现更为复杂。

在《ThreadPoolExecutor线程池原理及其execute方法》中我们讲解了execute方法，在ThreadPoolExecutor$Worker#runWorker方法第1145行中是对task任务的调用：

//ThreadPoolExecutor$Worker#runWorker

task.run();

submit调用execute以执行run方法，实际执行的是FutureTask中的run方法。在FutureTask#run中，可以看到对任务Callable类型的task异步的执行，以及结果的保存。

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