并发基础-Future异步回调模式

布满荆棘的人生 2023-06-15 11:27 109阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  并发基础中的Future异步回调模式
 *   *  背景
     *  泡茶案例
     *   *  join异步阻塞
         *   *  使用join实现异步泡茶喝的实践案例
             *  join合并方法
         *  FutureTask异步回调
         *   *  Callable接口
             *   *  Callable代码
                 *  FutureTask类
             *  Future接口
             *   *  使用FutureTask类实现异步泡茶喝的实践案例
                 *  结论
         *  Guava的异步回调
         *   *  FutureCallback介绍
             *  使用Guava实现泡茶喝的实践案例
         *  Netty 的异步回调模式

# 并发基础中的Future异步回调模式 #

## 背景 ##

> 随着业务模块系统越来越多，各个系统的业务架构变得越来越复杂，跨设别的接口调用越来越复杂，因此，面临一个问题： 如何高效率的异步去调用这些接口，然后同步去处理接口的返回结果？ 涉及线程的异步回调问题，这也是高并发的一个基础问题

## 泡茶案例 ##

### join异步阻塞 ###

#### 使用join实现异步泡茶喝的实践案例 ####

package com.wangyg.FutureTask.Join;
    
    import util.Logger;
    
    /**
     * 程序中有三个线程:
     * 主线程 main
     * 烧水线程hThread
     * 清洗线程 wThread
     *
     */
    public class JoinDemo {
        public static final int SLEEP_GAP=500;
    
        /**
         * 获取当前线程的名字
         * @return
         */
        public static  String getCurThreadName(){
            return Thread.currentThread().getName();
        }
    
        /**
         * 烧水线程
         */
        static  class HotWaterThread extends  Thread{
            //烧水线程
            public HotWaterThread() {
                super("** 烧水-Thread");
            }
            public void run(){
                try {
                    Logger.info("洗好水壶");
                    Logger.info("灌上凉水");
                    Logger.info("放在火上");
                    //线程睡眠一段时间,表示烧水中
                    Thread.sleep(SLEEP_GAP);
                    Logger.info("水开了");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    Logger.info("发生异常被中断");
                }
                Logger.info("运行结束");
            }
        }
    
        static  class WashThread extends  Thread{
            public WashThread() {
                super("$$ 清洗-Thread");
            }
            public  void run(){
                try {
                    Logger.info("洗茶壶");
                    Logger.info("洗茶杯");
                    Logger.info("拿茶叶");
                    //线程睡眠一段时间，代表清洗中
                    Thread.sleep(SLEEP_GAP);
                    Logger.info("洗完了");
                } catch (InterruptedException e) {
                    Logger.info("发生异常 被中断");
                }
                Logger.info("运行结束.");
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            long start = System.currentTimeMillis();
            Thread hThread= new HotWaterThread(); //烧水线程
            Thread wThread = new WashThread(); //洗水杯线程
    
            hThread.start();
            wThread.start();
            try {
                // 合并烧水-线程
                hThread.join(); //使用join进行加塞线程
                // 合并清洗-线程
                wThread.join(); //使用join进行加塞线程
    
                Thread.currentThread().setName("主线程");
                Logger.info("泡茶喝");
    
            } catch (InterruptedException e) {
                Logger.info(getCurThreadName() + "发生异常被中断.");
            }
            Logger.info(getCurThreadName() + " 运行结束.");
            long end = System.currentTimeMillis() - start;
            System.out.println(end);
        }
    }

#### join合并方法 ####

应用场景

> A线程调用B线程的join方法，等待B线程执行完成，A线程阻塞

*  join是实例方法，不是静态方法，需要使用线程对象调用，thread.join()
 *  join 调用时，当前线程阻塞

### FutureTask异步回调 ###

> Java1.5版本后，提供一个新的多线程创建方式–FutureTask方式

#### Callable接口 ####

##### Callable代码 #####

public interface Callable<V>{
    //call方法有返回值	
    V call() throws Exception;
    }

*  有返回值
 *  可以抛出异常
 *  泛型接口

##### FutureTask类 #####

> FutureTask类代表一个未来执行的任务，表示新线程所执行的操作，FutureTask类位于 java.util.concurrent包中

FutureTask构造函数参数

> Callable类型， 实际上是对Callable类型的二次封装

#### Future接口 ####

> Future接口并不复杂，主要是对并发任务的执行及获取结果的一些操作，主要提供三个功能:

1.  判断并发任务是否执行完成
2.  获取并发的任务的结果
3.  取消并发执行中的任务

##### 使用FutureTask类实现异步泡茶喝的实践案例 #####

package com.wangyg.netty.ch05;
    
    import util.Logger;
    
    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    
    public class JavaFutureDemo {
        public static  final int SLEEP_GAP=500;
    
        public static  String getCurrentThreadName(){
            return Thread.currentThread().getName();
        }
    
        static  class HotWaterJob implements Callable<Boolean>{
    
            //重写call方法
            @Override
            public Boolean call() throws Exception {
                try {
                    Logger.info("洗好水壶");
                    Logger.info("灌上凉水");
                    Logger.info("放在火上");
                    Thread.sleep(SLEEP_GAP);
                    Logger.info("水开了");
                } catch (Exception e) {
                    Logger.info("发生异常被中断。");
                    return false;
                }
                Logger.info("运行结束.");
                return true;
            }
        }
    
        static  class WashJob implements  Callable<Boolean>{
            //重写call()方法
            @Override
            public Boolean call() throws Exception {
                try {
                    Logger.info("洗茶壶");
                    Logger.info("洗茶杯");
                    Logger.info("拿茶叶");
                    Thread.sleep(SLEEP_GAP);
                    Logger.info("洗完了");
                } catch (Exception e) {
                    Logger.info("清洗工作发生中断异常.");
                    return false;
                }
                Logger.info("清洗工作运行结束。");
                return true;
            }
        }
    
    
        public static void drinkTea(Boolean waterOk, boolean cupOk) {//两个参数：是否烧水成功，是否洗杯子成功
            if(waterOk && cupOk){
                Logger.info("泡茶喝");
            }else if(!waterOk){
                Logger.info("烧水失败， 没有茶喝了");
            }else if(!cupOk){
                Logger.info("杯子洗不了，没有茶喝了");
            }
    
        }
    
        //main函数
        public static void main(String[] args) {
            long start = System.currentTimeMillis();
            Callable<Boolean> hJob = new HotWaterJob();
            //传入callable接口
            FutureTask<Boolean> hTask = new FutureTask<>(hJob);
            //在使用Thread  传入 runnable线程接口
            Thread hThread = new Thread(hTask, "** 烧水-Thread");
    
            Callable<Boolean> wJob = new WashJob();
            //使用futureTask包装
            FutureTask<Boolean> wTask = new FutureTask<>(wJob);
            Thread wThread = new Thread(wTask, "$$ 清洗-Thread");
            hThread.start();
            wThread.start();
    
            Thread.currentThread().setName("主线程");
            try {
                boolean hOk = hTask.get(); //获取异步线程执行结果
                boolean wOk = wTask.get();//获取清洗线程异步执行的结果
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                Logger.info(getCurrentThreadName()+"发生异常被中断.");
            }
            Logger.info(getCurrentThreadName() + " 运行结束.");
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(end-start);
        }
    }

##### 结论 #####

> 目前这两种方式效率是差不多的，因为FutureTask类的get方法，获取异步结果时，主线程也会阻塞的，前两种方式（join，FutureTask) 都是异步阻塞模式

### Guava的异步回调 ###

> 谷歌公司提供的Java扩展包，提供了一种异步回调的解决方案，相关源码在com.google.common.util.concurrent包中

Guava对java的异步回调机制，做了一下增强:

> 引入一个新的接口ListennableFuture，继承Java的future接口，是的java的Future异步任务，在Guava中能被监控和获取非阻塞异步执行的结果

> 引入一个新的接口FutureCallback，这是一个独立的新接口，该接口的目的，是在异步任务执行完成后，根据异步结果，完成不同的回调任务，并且可以处理异步结果

#### FutureCallback介绍 ####

FutureCallback有用两个回调方法

*  onSuccess方法，在异步执行成功后被回调
 *  onFailure方法，异步任务执行过程中，抛出异常被执行

#### 使用Guava实现泡茶喝的实践案例 ####

package com.wangyg.netty.ch05;
    
    
    import com.google.common.util.concurrent.*;
    import util.Logger;
    
    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    
    /**
     * Created by 尼恩 at 疯狂创客圈
     */
    
    public class GuavaFutureDemo {
    
        public static final int SLEEP_GAP = 500;
    
    
        public static String getCurThreadName() {
            return Thread.currentThread().getName();
        }
    
        static class HotWarterJob implements Callable<Boolean> {
    
            @Override
            public Boolean call() throws Exception {
    
                try {
                    Logger.info("洗好水壶");
                    Logger.info("灌上凉水");
                    Logger.info("放在火上");
    
                    //线程睡眠一段时间，代表烧水中
                    Thread.sleep(SLEEP_GAP);
                    Logger.info("水开了");
    
                } catch (InterruptedException e) {
                    Logger.info(" 发生异常被中断.");
                    return false;
                }
                Logger.info(" 烧水工作，运行结束.");
    
                return true;
            }
        }
    
        static class WashJob implements Callable<Boolean> {
    
            @Override
            public Boolean call() throws Exception {
                try {
                    Logger.info("洗茶壶");
                    Logger.info("洗茶杯");
                    Logger.info("拿茶叶");
                    //线程睡眠一段时间，代表清洗中
                    Thread.sleep(SLEEP_GAP);
                    Logger.info("洗完了");
    
                } catch (InterruptedException e) {
                    Logger.info(" 清洗工作 发生异常被中断.");
                    return false;
                }
                Logger.info(" 清洗工作  运行结束.");
                return true;
            }
    
        }
    
        //泡茶线程
        static class MainJob implements Runnable {
    
            boolean warterOk = false;
            boolean cupOk = false;
            int gap = SLEEP_GAP / 10;
    
            @Override
            public void run() {
                boolean flg =true;
                while (flg) {
                    try {
                        Thread.sleep(gap);
                        Logger.info("读书中......");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        Logger.info(getCurThreadName() + "发生异常被中断.");
                    }
    
                    if (warterOk && cupOk) {
                        drinkTea(warterOk, cupOk);
                        flg=false;
                    }
                }
            }
    
    
            public void drinkTea(Boolean wOk, Boolean cOK) {
                if (wOk && cOK) {
                    Logger.info("泡茶喝，茶喝完");
                    this.warterOk = false;
                    this.gap = SLEEP_GAP * 100;
                } else if (!wOk) {
                    Logger.info("烧水失败，没有茶喝了");
                } else if (!cOK) {
                    Logger.info("杯子洗不了，没有茶喝了");
                }
    
            }
        }
    
        public static void main(String args[]) {
    
            //新起一个线程，作为泡茶主线程
            MainJob mainJob = new MainJob();
            Thread mainThread = new Thread(mainJob);
            mainThread.setName("主线程");
            mainThread.start();
    
            //烧水的业务逻辑
            Callable<Boolean> hotJob = new HotWarterJob();
            //清洗的业务逻辑
            Callable<Boolean> washJob = new WashJob();
    
            //创建java 线程池
            ExecutorService jPool =
                    Executors.newFixedThreadPool(10);
    
            //包装java线程池，构造guava 线程池
            ListeningExecutorService gPool =
                    MoreExecutors.listeningDecorator(jPool);
    
            //提交烧水的业务逻辑，取到异步任务
            ListenableFuture<Boolean> hotFuture = gPool.submit(hotJob);
            //绑定任务执行完成后的回调，到异步任务
            Futures.addCallback(hotFuture, new FutureCallback<Boolean>() {
                public void onSuccess(Boolean r) {
                    if (r) {
                        mainJob.warterOk = true;
                    }
                }
    
                public void onFailure(Throwable t) {
                    Logger.info("烧水失败，没有茶喝了");
                }
            });
            //提交清洗的业务逻辑，取到异步任务
    
            ListenableFuture<Boolean> washFuture = gPool.submit(washJob);
            //绑定任务执行完成后的回调，到异步任务
            Futures.addCallback(washFuture, new FutureCallback<Boolean>() {
                public void onSuccess(Boolean r) {
                    if (r) {
                        mainJob.cupOk = true;
                    }
                }
                public void onFailure(Throwable t) {
                    Logger.info("杯子洗不了，没有茶喝了");
                }
            });
        }
    
    
    }

### Netty 的异步回调模式 ###

> Netty和Guava一样，实现了自己的异步回调体系: Netty继承和扩展了JDK Future系列异步回调 API,定义了自身的Future系列接口和类，实现了异步任务的监控，异步执行结果的获取

总体来说，Netty对javaFuture异步任务的扩展如下：

1.  继承了java的Future接口，得到一个新的属于Netty自己的Future异步任务接口，该接口对原有的接口进行了增强，是的netty异步任务能够以非阻塞的方式处理回调的结果
2.  引入一个新接口–GennericFutureListener, 用于表示异步执行完成的监听器，这个接口和Guava的FutureCallback回调接口不同，netty使用了监听器的模式，异步任务的执行完成后的回调逻辑抽象成了Listener监听器接口