Java高并发程序设计笔记（八）之Future设计模式

Future是多线程开发中一种常用的设计模式，它的核心思想是异步调用。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。

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调用其他业务逻辑，充分利用了等待时间。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（而是真实结果的代理），也就是先获得一个假数据，然后执行其他操作。

下面给出一个Future的简单实现

Data:返回数据的接口

RealData:真实数据，其构造是比较慢的

FutureData:Future数据，构造很快，是一个虚拟的数据，需要用来装配RealData.

Client:返回Data对象，立即返回FutureData,开启装配RealData线程

Main:系统启动，调用client请求

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
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

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;
    }
}

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
    }
}

Main的实现

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());
    }
}