java线程深度解析（三）——并发模型（Future）



     多核CPU充分利用CPU性能，就需要使用多线程并行挖掘CPU的潜力，并行程序设计对常用的多线程结构进行抽象，总结出几种典型多线程开发设计模式。

一、future 模式——精彩无需等待

     当程序提交一个请求，服务器对这个请求的处理可能很慢，在传统串行程序中，函数调用时同步的，也就是说程序必须等着服务器返回结果才会进行下一步处理。而Future 模式采用异步调用，充分利用等待的时间段，执行其他业务逻辑处理，最后再执行返回较慢的Future 数据，从而提高系统的响应速度。

     1、Future 的核心结构

    

    2、Future 模式的代码实现

Main：启动系统，调用Client发出请求；

Client：返回Data对象，理解返回FutureData，并开启ClientThread线程装配RealData；

Data：返回数据的接口；

FutureData：Future数据，构造很快，但是是一个虚拟的数据，需要装配RealData；

RealData：真实数据，构造比较慢。

(1)Data接口 ，提供getResult方法

public interface Data {
	public String getResult();
}

(2)Future类实现，RealData的代理类，用于返回RealData的包装对象，封装了RealData的等待过程

/*
 * 实现了一个快速返回RealData 的包装，但并非真实的返回结果。
 */
public class FutureData  implements Data{
	protected RealData realData=null; //FutureData是RealData的一个包装
	protected boolean isReady=false;
	public synchronized void setRealData(RealData realData)
	{
		if(isReady)
		{
			return;
		}
		this.realData=realData;
		isReady=true;
		notifyAll(); //当调用Future包装类的set方法时，线程RealData被唤醒，同个getResult()方法
	}

	@Override
	public synchronized String getResult() { //会等待RealData构造完成
		while(!isReady)
		{
			try{
				wait(); //一直等待，直到RealData被注入
			}catch (Exception e)
			{}
		}
		return realData.result; //RealData的真实实现
	}
}

(3)RealData类实现

public class RealData  implements Data{
	protected  final String result;
	public RealData(String para)
	{
		StringBuffer sb=new StringBuffer();
		//模拟一个很慢的构造过程
		for(int i=0;i<50;i++)
		{
			sb.append(para);
			try {
				Thread.sleep(100);//代替一个很慢的操作过程
			} catch (Exception e) {
				
			}
		}
		result=sb.toString();
	}
	public String getResult()
	{
		return result;
	}
}

(4)Client实现，用于获取FutureData，开启RealData线程，在接收请求后，快速返回future

public class Client  
{
	public Data request(final String queryString)
	{
		final FutureData future=new FutureData();
		new Thread() //RealData构建很慢，放到一个单独的线程中进行
		{
			public void run() {
				RealData realData=new RealData(queryString);
				future.setRealData(realData);
			       //调用future的set方法，直接return 并唤醒RealData线程进行数据构造};
		}.start();
		return future;  //立即被返回
	}
}

(5) Main方法实现

/*
 * 主要负责调用client发起请求，并使用返回的数据
 */
public class Main  {
	public static void main(String[] args) {
		Client client =new Client();
		//这里会立即返回结果，因为得到的是FutureData 而非RealData
		Data data=client.request("name");
		System.out.println("请求完毕！");
		System.out.println(data.toString());
		
		try{
			//代表对其他业务的处理
			//在处理过程中，RealData被传剑，充分利用了等待时间
			//Thread.sleep(2000);
			System.out.println("我也在被处理哦");
		}catch(Exception e)
		{}
		System.out.println("真实数据："+data.getResult());
	}
}

最后程序输出：

请求完毕！
it.max.thinking.FutureData@15db9742 --future对象
我也在被处理哦  --其他业务处理结果
真实数据：namenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamenamename
     3、Future模式总结

      Future模式的核心在于去除了main函数中的等待时间，使得原本等待的时间用于处理其他业务，充分利用计算机资源。

      主要通过代理future类实现和RealData同样的接口实现，所以在main调用getResult时两个类对于main调用是一样的，因为future中的线程wait，返回future数据后，唤醒线程，实例化RealData时调用构造方法，组装数据返回。在此过程中main利用等待时间调用其它业务方法。 在类似于商品购买等业务中Future模式应用广泛。

      一句话总结：精彩无需等待，西瓜太大先捡着芝麻等西瓜。

二、JDK1.6的内置Future实现

     在JDK源码中，关于并发的实现concurrent 包中，Future接口提供线程控制：取消任务、返回对象、设置超时时间，同样一个RealData类实现该接口，提供call方法组织真实业务数据；