线程笔记：Future模式

　　

　　线程技术可以让我们的程序同时做多件事情，线程的工作模式有很多，常见的一种模式就是处理网站的并发，今天我来说说线程另一种很常见的模式，这个模式和前端里的ajax类似:浏览器一个主线程执行javascript，页面渲染等操作，当我们使用ajax向服务端发起请求，由于这个过程很慢，ajax的异步模式可以让我们无需一直等待服务端的响应，而在这个等待结果时间里做其他的事情，这个模式在线程技术力称之为Future模式。

　　Future模式和我前面文章里说到的html5技术里的worker技术差不多，当我们一个程序执行流里某个操作特别耗时，我们可以另起一个线程专门执行这个繁琐耗时的任务，主线程则可以做其他的事情，下面是我自己找到的一个实现原生Future模式的代码，它主要参入者如下：

　　TestMain.java:测试程序入口，主要是调用Client类，向Client发送请求；

　　Client.java：返回Data对象，立即返回FutureData，并开启ClientThread线程装配RealData；

　　Data.java：返回数据接口；

　　FutureData.java：Future数据，构造快，但是是一个虚拟的数据，需要装配RealData；

　　RealData.java：真实数据，其构造是比较慢的。

　　详细代码如下：

Data接口：

package cn.com.xSharp.futurePattern.simple;

/**
 * 数据接口
 * @author 俊
 *
 */
public interface Data {
	public String getData();
}

RealData代码：

package cn.com.xSharp.futurePattern.simple;

/**
 * RealData是最终使用的数据，它构造很慢，因此用sleep来模拟
 * @author 俊
 * @since 2016-06-21 21:37
 */
public class RealData implements Data {

	protected final String result;

	public RealData(String param) {
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
		for (int i = 0;i < 10;i++){
			sb.append(param);
			try {
				Thread.sleep(100);
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		result = sb.toString();
	}

	@Override
	public String getData() {
		return result;
	}

}

FutureData代码：

package cn.com.xSharp.futurePattern.simple;

public class FutureData implements Data {

	protected RealData realData = null;// FutureData对RealData的包装
	protected boolean isReady = false;

	public synchronized void setRealData(RealData realData){
		if (isReady){
			return;
		}
		this.realData = realData;
		isReady = true;
		notifyAll();
	}

	@Override
	public synchronized String getData() {
		while (!isReady){
			try {
				wait();
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		return realData.result;
	}

}

Client代码：

package cn.com.xSharp.futurePattern.simple;

public class Client {

	public Data request(final String qryStr){
		final FutureData futureData = new FutureData();
		new Thread(){
			public void run(){
				RealData realData = new RealData(qryStr);
				futureData.setRealData(realData);
			}
		}.start();
		return futureData;
	}
}

TestMain代码：

package cn.com.xSharp.futurePattern.simple;

public class TestMain {

	public static void main(String[] args) {
		Client client = new Client();
		Data data = client.request("xtq");
		System.out.println("请求完毕!");

		try {
			for (int i = 0;i < 12;i++){
				Thread.sleep(100);
				System.out.println("可以做做其他的事情哦....");
			}

		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}

		System.out.println("数据==:" + data.getData());
	}

}

执行结果：

请求完毕!
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
可以做做其他的事情哦....
数据==:xtqxtqxtqxtqxtqxtqxtqxtqxtqxtq

　　JDK里在1.5之后提供了专门Future模式的实现，这里我使用FutureTask来实现Future模式。

　　FutureTask在JDK文档里的解释：

　　可取消的异步计算。利用开始和取消计算的方法、查询计算是否完成的方法和获取计算结果的方法，此类提供了对 Future 的基本实现。仅在计算完成时才能获取结果；如果计算尚未完成，则阻塞 get 方法。一旦计算完成，就不能再重新开始或取消计算。 可使用 FutureTask 包装 Callable 或 Runnable 对象。因为 FutureTask 实现了 Runnable，所以可将 FutureTask 提交给 Executor 执行。 除了作为一个独立的类外，此类还提供了 protected 功能，这在创建自定义任务类时可能很有用。

　　下面是它的两个构造函数：

FutureTask(Callable<V> callable)
          创建一个 FutureTask，一旦运行就执行给定的 Callable。
FutureTask(Runnable runnable, V result)
          创建一个 FutureTask，一旦运行就执行给定的 Runnable，并安排成功完成时 get 返回给定的结果 。

　　这里我首先使用第二个构造函数Runnable实现Future模式，代码如下：

package cn.com.futuretest;

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class FutureRunnable implements Runnable{
	private Result result;	// 操作的数据，模拟一个计算需要很长时间的数据

	/* 初始化数据 */
	public FutureRunnable(Result result) {
		this.result = result;
	}

	@Override
	public void run() {
		try {
			for (int i = 0;i < 10;i++){
				Thread.sleep(100);// 每隔100毫秒操作一次数据，模拟数据被长时间计算的场景
				result.setData(result.getData() + ":" + "futureRunnable" + i);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		Result r = new Result("xSharp");// 构造测试数据
		FutureRunnable futureCallable = new FutureRunnable(r);// 初始化runnable
		FutureTask<Result> task = new FutureTask<Result>(futureCallable, r);
		// 构造固定大小为一个线程的线程池
		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
		// 执行线程
		executorService.execute(task);
		System.out.println("执行完毕！");

		try {
			for (int i = 0;i < 15;i++){
				Thread.sleep(100);
				System.out.println("数据还在计算中等待中，你可以做别的事情" + i);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}

		try {
			System.out.println("打印结果是:" + task.get().getData());
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{
			System.exit(0);
		}

	}

}

　　执行结果：

执行完毕！
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情0
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情1
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情2
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情3
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情4
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情5
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情6
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情7
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情8
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情9
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情10
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情11
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情12
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情13
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情14
打印结果是:xSharp:futureRunnable0:futureRunnable1:futureRunnable2:futureRunnable3:futureRunnable4:futureRunnable5:futureRunnable6:futureRunnable7:futureRunnable8:futureRunnable9

　　接下来我使用Callable<V> 接口实现FutureTask，代码如下：

package cn.com.futuretest;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class FutureCallable implements Callable<Result>{

	private Result result;	// 操作的数据，模拟一个计算需要很长时间的数据

	/* 初始化数据 */
	public FutureCallable(Result result) {
		this.result = result;
	}

	@Override
	public Result call() throws Exception {
		try {
			for (int i = 0;i < 10;i++){
				Thread.sleep(100);// 每隔100毫秒操作一次数据，模拟数据被长时间计算的场景
				result.setData(result.getData() + ":" + "futureCallable" + i);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return result;
	}

	public static void main(String[] args) {
		long start = System.currentTimeMillis();
		Result r = new Result("xSharp");// 构造测试数据
		FutureCallable callable = new FutureCallable(r);
		FutureTask<Result> task = new FutureTask<Result>(callable);
		// 构造固定大小为一个线程的线程池
		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
		// 执行线程
		executorService.execute(task);
		System.out.println("执行完毕！");
		long curr01 = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("任务提交后的耗时:" + (curr01 - start) + "毫秒");
		try {
			for (int i = 0;i < 6;i++){
				Thread.sleep(100);
				System.out.println("数据还在计算中等待中，你可以做别的事情" + i);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}

		try {
			System.out.println("打印结果是:" + task.get().getData());
			long end = System.currentTimeMillis();
			System.out.println("总耗时:" + (end - start) + "毫秒");
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{
			System.exit(0);
		}
	}

}

　　执行结果如下：

执行完毕！
任务提交后的耗时:6毫秒
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情0
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情1
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情2
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情3
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情4
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情5
打印结果是:xSharp:futureCallable0:futureCallable1:futureCallable2:futureCallable3:futureCallable4:futureCallable5:futureCallable6:futureCallable7:futureCallable8:futureCallable9
总耗时:1010毫秒

　　这里我对代码做了一些调整，一个是加上了执行时间的统计，一个是我将干其他事情的程序执行时间变短，小于了线程本身执行的时间，这么做的目的是想和下面的程序对比，下面的代码当我执行线程后没有做其他的操作，而是直接获取线程执行的结果，具体代码如下：

package cn.com.futuretest;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class NioFutureCallable implements Callable<Result> {

	private Result result;	// 操作的数据，模拟一个计算需要很长时间的数据

	/* 初始化数据 */
	public NioFutureCallable(Result result) {
		this.result = result;
	}

	@Override
	public Result call() throws Exception {
		try {
			for (int i = 0;i < 10;i++){
				Thread.sleep(100);// 每隔100毫秒操作一次数据，模拟数据被长时间计算的场景
				result.setData(result.getData() + ":" + "NioFutureCallable" + i);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return result;
	}

	public static void main(String[] args) {
		long start = System.currentTimeMillis();
		Result r = new Result("xSharp");// 构造测试数据
		NioFutureCallable callable = new NioFutureCallable(r);
		FutureTask<Result> task = new FutureTask<Result>(callable);
		// 构造固定大小为一个线程的线程池
		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
		// 执行线程
		executorService.execute(task);
		System.out.println("执行完毕！");
		long curr01 = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("任务提交后的耗时:" + (curr01 - start) + "毫秒");

		/* 第一次获取返回数据 */
		try {
			System.out.println("第一次打印结果是:" + task.get().getData());
			long curr02 = System.currentTimeMillis();
			System.out.println("第一次获取结果耗时:" + (curr02 - start) + "毫秒");
		} catch (InterruptedException e1) {
			e1.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e1) {
			e1.printStackTrace();
		}

		try {
			for (int i = 0;i < 10;i++){
				Thread.sleep(100);
				System.out.println("数据还在计算中等待中，你可以做别的事情" + i);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}

		try {
			System.out.println("第二次打印结果是:" + task.get().getData());
			long end = System.currentTimeMillis();
			System.out.println("总耗时:" + (end - start) + "毫秒");
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{
			System.exit(0);
		}

	}

}

　　执行结果如下：

执行完毕！
任务提交后的耗时:7毫秒
第一次打印结果是:xSharp:NioFutureCallable0:NioFutureCallable1:NioFutureCallable2:NioFutureCallable3:NioFutureCallable4:NioFutureCallable5:NioFutureCallable6:NioFutureCallable7:NioFutureCallable8:NioFutureCallable9
第一次获取结果耗时:1009毫秒
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情0
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情1
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情2
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情3
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情4
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情5
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情6
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情7
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情8
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情9
第二次打印结果是:xSharp:NioFutureCallable0:NioFutureCallable1:NioFutureCallable2:NioFutureCallable3:NioFutureCallable4:NioFutureCallable5:NioFutureCallable6:NioFutureCallable7:NioFutureCallable8:NioFutureCallable9
总耗时:2012毫秒

　　我们看到当我们直接获取结果时候，整个主线程都被阻塞了，直到结果返回后才会执行下面的后续操作，这也就是说如果计算还没结束，我们就想获取结果这样整个执行流程都将被阻塞，这点在我们合理使用Future模式时候很重要。

　　除了使用FutureTask实现Future模式，我们还可以使用ExecutorService的submit方法直接返回Future对象，Future就和我前面设计的原生Future类似，当我们开始调用时候返回的是一个虚拟结果，其实实际的计算还没有结束，只有等待吗一会儿后结果才会真正的返回，代码如下：

package cn.com.futuretest;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class RetFutureCallable implements Callable<Result>{

	private Result result;	// 操作的数据，模拟一个计算需要很长时间的数据

	public RetFutureCallable() {
		result = new Result("xSharp");
	}

	@Override
	public Result call() throws Exception {
		try {
			for (int i = 0;i < 10;i++){
				Thread.sleep(100);// 每隔100毫秒操作一次数据，模拟数据被长时间计算的场景
				result.setData(result.getData() + ":" + "RetFutureCallable" + i);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return result;
	}

	public static void main(String[] args) {
		long start = System.currentTimeMillis();
		RetFutureCallable callable = new RetFutureCallable();
		// 构造固定大小为一个线程的线程池
		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
		// 执行线程
		Future<Result> r = executorService.submit(callable);
		System.out.println("执行完毕！");
		long curr01 = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("任务提交后的耗时:" + (curr01 - start) + "毫秒");
		try {
			for (int i = 0;i < 6;i++){
				Thread.sleep(100);
				System.out.println("数据还在计算中等待中，你可以做别的事情" + i);
			}
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}

		try {
			System.out.println("打印结果是:" + r.get().getData());
			long end = System.currentTimeMillis();
			System.out.println("总耗时:" + (end - start) + "毫秒");
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (ExecutionException e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{
			System.exit(0);
		}
	}

}　

　　执行结果如下：

执行完毕！
任务提交后的耗时:5毫秒
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情0
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情1
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情2
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情3
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情4
数据还在计算中等待中，你可以做别的事情5
打印结果是:xSharp:RetFutureCallable0:RetFutureCallable1:RetFutureCallable2:RetFutureCallable3:RetFutureCallable4:RetFutureCallable5:RetFutureCallable6:RetFutureCallable7:RetFutureCallable8:RetFutureCallable9
总耗时:1006毫秒

　　好了，本文写完了。