Java多线程编程中Future模式的详解 · java学习摘记

出自[Java多线程编程中Future模式的详解](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017) [TOC=1,2] [Java](http://lib.csdn.net/base/javase "Java SE知识库")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](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048005) 关于Guarded Suspeionsion模式的详解：[ Java多线程编程中Guarded Suspeionsion模式的详解](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41047999) 关于不变模式的详解：[ Java多线程编程中不变模式的详解](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41047979) 关于生产者-消费者模式的详解：[生产者-消费者模式Java详解](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41044257) # 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。 ![](http://img.blog.csdn.net/20141112192253656) # 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。** ** **[cpp]** [view plain](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "view plain") [copy](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "copy") 1. public class Client { 2. public Data request(final String string) { 3. final FutureData futureData = new FutureData(); 4. 5. new Thread(new Runnable() { 6. @Override 7. public void run() { 8. //RealData的构建很慢，所以放在单独的线程中运行 9. RealData realData = new RealData(string); 10. futureData.setRealData(realData); 11. } 12. }).start(); 13. 14. return futureData; //先直接返回FutureData 15. } 16. } **Data的实现** 无论是FutureData还是RealData都实现该接口。** ** **[java]** [view plain](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "view plain") [copy](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "copy") 1. public interface Data { 2. String getResult() throws InterruptedException; 3. } **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。 **[java]** [view plain](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "view plain") [copy](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "copy") 1. //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 2. public class FutureData implements Data { 3. RealData realData = null; //FutureData是RealData的封装 4. boolean isReady = false; //是否已经准备好 5. 6. public synchronized void setRealData(RealData realData) { 7. if(isReady) 8. return; 9. this.realData = realData; 10. isReady = true; 11. notifyAll(); //RealData已经被注入到FutureData中了，通知getResult()方法 12. } 13. 14. @Override 15. public synchronized String getResult() throws InterruptedException { 16. if(!isReady) { 17. wait(); //一直等到RealData注入到FutureData中 18. } 19. return realData.getResult(); 20. } 21. } **RealData的实现** RealData是最终需要使用的数据，它的构造函数很慢。 **[java]** [view plain](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "view plain") [copy](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "copy") 1. public class RealData implements Data { 2. protected String data; 3. 4. public RealData(String data) { 5. //利用sleep方法来表示RealData构造过程是非常缓慢的 6. try { 7. Thread.sleep(1000); 8. } catch (InterruptedException e) { 9. e.printStackTrace(); 10. } 11. this.data = data; 12. } 13. 14. @Override 15. public String getResult() { 16. return data; 17. } 18. } **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。 **[java]** [view plain](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "view plain") [copy](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "copy") 1. public class Application { 2. public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 3. Client client = new Client(); 4. //这里会立即返回，因为获取的是FutureData，而非RealData 5. Data data = client.request("name"); 6. //这里可以用一个sleep代替对其他业务逻辑的处理 7. //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 8. Thread.sleep(2000); 9. //使用真实数据 10. System.out.println("数据="+data.getResult()); 11. } 12. } # 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： **[java]** [view plain](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "view plain") [copy](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "copy") 1. import java.util.concurrent.Callable; 2. 3. public class RealData implements Callable { 4. protected String data; 5. 6. public RealData(String data) { 7. this.data = data; 8. } 9. 10. @Override 11. public String call() throws Exception { 12. //利用sleep方法来表示真是业务是非常缓慢的 13. try { 14. Thread.sleep(1000); 15. } catch (InterruptedException e) { 16. e.printStackTrace(); 17. } 18. return data; 19. } 20. } 最后，在测试运行时，这样调用： **[java]** [view plain](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "view plain") [copy](http://blog.csdn.net/ghuil/article/details/41048017# "copy") 1. import java.util.concurrent.ExecutorService; 2. import java.util.concurrent.Executors; 3. import java.util.concurrent.FutureTask; 4. 5. public class Application { 6. public static void main(String[] args) throws Exception { 7. FutureTask futureTask = 8. new FutureTask(new RealData("name")); 9. ExecutorService executor = 10. Executors.newFixedThreadPool(1); //使用线程池 11. //执行FutureTask，相当于上例中的client.request("name")发送请求 12. executor.submit(futureTask); 13. //这里可以用一个sleep代替对其他业务逻辑的处理 14. //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 15. Thread.sleep(2000); 16. //使用真实数据 17. //如果call()没有执行完成依然会等待 18. System.out.println("数据=" + futureTask.get()); 19. } 20. } 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．