并行模式之Future模式

Future模式是多线程中常见的设计模式,其核心思想是异步调用。当需要调用一个函数时,如果这个函数执行很慢就需要进行等待,或者我们可能并不急于要结果,此时可以让被调这立即返回,让它在后台慢慢处理。对于调用者来说则可以去处理其他任务,在真正需要数据的时再去尝试获取所需的数据。

对于Future模式,它无法立即给你所需的数据,但它会返回给你一个契约,之后你可以用这个契约重新获取所需的数据。

Future模式流程图

1、Future模式的主要角色

Future模式的主要参与者及作用:

\bullet Main:系统启动,调用Client发出请求

\bullet Client:返回Data对象,立即返回FutureData,并开启ClientThread线程装配RealData

\bullet Data:返回数据的接口

\bullet FutureData:Future数据,构造快,是一个虚拟数据,需要装配RealData

\bullet RealData:真实数据,构造比较慢

2、Future模式的简单实现

在实现中定义一个核心接口Data,它是客户端希望获取的数据。在Future模式中,这个Data接口有2个重要的实现:RealData(真实数据,即最终需要获取的有价值的信息)和FutureData(它是用来提取RealData的一个“订单”,可以立即返回得到)。

FutureData实现了一个快速范围的RealData包装,它是一个RealData的虚拟实现,可以很快被构造并返回。当使用FutureData.getResult()时如果实际数据还没准备好,程序就会阻塞,等待FutureData准备好并注入到FutureData中,才最终返回数据。

RealData是最终需要返回的数据模型,它的构造可能比较慢。

Client实现了获取FutureData,并开启构造RealData的线程。在接受请求后,很快返回FutureData。它不会等待数据真正构造完成再返回,而是立刻返回FutureData,即使FutureData中并没有真实数据。

3、Java中的Future模式

JDK中提供了一套完整的Future模式实现。Future接口类似于契约,可以得到真实的数据。RunnableFuture继承了Future和Runnable接口,其中run()方法用于构造真实的数据。它有一个具体的实现类FutureTask,FutureTask有一个内部类Sync,一些实质性的工作会委托Sync实现。Sync最终会调用Callable接口,完成实际数据的组装工作。

Callable接口只有一个方法call(),它会返回需要构造的实际数据。如果我们想要实现自己的业务系统,通常需要实现自己的Callable对象。

FutureTask示例

Future接口中的方法定义:

Future接口中的方法定义

\bullet cancel(boolean mayInterruptIfRunning):取消任务

\bullet isCancelled():是否已经取消

\bullet isDone():是否已经完成

\bullet get():取得返回对象

\bullet get(long timeout, TimeUnit unit):取得返回对象,可以设置超时时间


--参考文献《实战Java高并发程序设计》

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