如何理解異步編程的Future

本篇內(nèi)容介紹了“如何理解異步編程的Future”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

先聊聊線程池的提交方式

談到 Future 的時(shí)候，我們基本上就會(huì)想到線程池，想到它的幾種提交方式。

先是最簡(jiǎn)單的，execute 方式提交，不關(guān)心返回值的，直接往線程池里面扔任務(wù)就完事：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {      public static void main(String[] args) throws Exception {         ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10));         //execute(Runnable command)方法。沒(méi)有返回值         executor.execute(() -> {             System.out.println("關(guān)注why技術(shù)");         });         Thread.currentThread().join();     } }

可以看一下 execute 方法，接受一個(gè) Runnable 方法，返回類(lèi)型是 void：

然后是 submit 方法。你知道線程池有幾種 submit 方法嗎?

雖然你經(jīng)常用，但是可能你從來(lái)沒(méi)有關(guān)心過(guò)人家。呸，渣男：

有三種 submit。這三種按照提交任務(wù)的類(lèi)型來(lái)算分為兩個(gè)類(lèi)型。

• 提交執(zhí)行 Runnable 類(lèi)型的任務(wù)。

• 提交執(zhí)行 Callable 類(lèi)型的任務(wù)。

但是返回值都是 Future，這才是我們關(guān)心的東西。

也許你知道線程池有三種 submit 方法，但是也許你根本不知道里面的任務(wù)分為兩種類(lèi)型，你就只知道往線程池里面扔，也不管扔的是什么類(lèi)型的任務(wù)。

我們先看一下 Callable 類(lèi)型的任務(wù)是怎么執(zhí)行的：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {      public static void main(String[] args) throws Exception {         ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10));         Future<String> future = executor.submit(() -> {             System.out.println("關(guān)注why技術(shù)");             return "這次一定！";         });         System.out.println("future的內(nèi)容:" + future.get());         Thread.currentThread().join();     } }

這里利用 lambda 表達(dá)式，直接在任務(wù)體里面帶上一個(gè)返回值，這時(shí)你看調(diào)用的方法就變成了這個(gè)：

運(yùn)行結(jié)果也能拿到任務(wù)體里面的返回了。輸出結(jié)果如下：

好，接下來(lái)再說(shuō)說(shuō) submit 的任務(wù)為 Runable 類(lèi)型的情況。

這個(gè)時(shí)候有兩個(gè)重載的形式：

標(biāo)號(hào)為 ① 的方法扔進(jìn)去一個(gè) Runable 的任務(wù)，返回一個(gè) Future，而這個(gè)返回的 Future  ，相當(dāng)于是返回了一個(gè)寂寞。下面我會(huì)說(shuō)到原因。

標(biāo)號(hào)為 ② 的方法扔進(jìn)去一個(gè) Runable 的任務(wù)的同時(shí)，再扔進(jìn)去一個(gè)泛型 T ，而巧好返回的 Future 里面的泛型也是  T，那么我們大膽的猜測(cè)一下這就是同一個(gè)對(duì)象。如果是同一個(gè)對(duì)象，說(shuō)明我們可以一個(gè)對(duì)象傳到任務(wù)體里面去一頓操作，然后通過(guò) Future  再次拿到這個(gè)對(duì)象的。一會(huì)就去驗(yàn)證。

來(lái)，先驗(yàn)證標(biāo)號(hào)為 ① 的方法，我為啥說(shuō)它返回了一個(gè)寂寞。

首先，還是先把測(cè)試案例放在這里：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {      public static void main(String[] args) throws Exception {         ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10));         Future<?> future = executor.submit(() -> {             System.out.println("關(guān)注why技術(shù)");         });         System.out.println("future的內(nèi)容:" + future.get());         Thread.currentThread().join();     } }

可以看到，確實(shí)是調(diào)用的標(biāo)號(hào)為 ① 的方法：

同時(shí)，我們也可以看到 future.get() 方法的返回值為 null。

你說(shuō)，這不是返回了一個(gè)寂寞是干啥?

當(dāng)你想用標(biāo)號(hào)為 ① 的方法時(shí)，我勸你直接用 execute 方式提交任務(wù)。還不需要構(gòu)建一個(gè)寂寞的返回值，徒增無(wú)用對(duì)象。

接下來(lái)，我們看看標(biāo)號(hào)為 ② 的方法是怎么用的：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {      public static void main(String[] args) throws Exception {         ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(10));         AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();         Future<AtomicInteger> future = executor.submit(() -> {             System.out.println("關(guān)注why技術(shù)");             //在這里進(jìn)行計(jì)算邏輯             atomicInteger.set(5201314);         }, atomicInteger);          System.out.println("future的內(nèi)容:" + future.get());         Thread.currentThread().join();     } }

可以看到改造之后，確實(shí)是調(diào)用了標(biāo)號(hào)為 ② 的方法：

future.get() 方法的輸出值也是異步任務(wù)中我們經(jīng)過(guò)計(jì)算后得出的 5201314。

你看，渣男就是這樣，明明不懂你，還非得用甜言蜜語(yǔ)來(lái)轟炸你。呸。

好了。綜上，線程池的提交方式一共有四種：一種 execute，無(wú)返回值。三種 submit，有返回值。

submit 中按照提交任務(wù)的類(lèi)型又分為兩種：一個(gè)是 Callable，一個(gè)是 Runable。

submit 中 Runable 的任務(wù)類(lèi)型又有兩個(gè)重載方法：一個(gè)返回了個(gè)寂寞，一個(gè)返回了個(gè)渣男。哦，不。一個(gè)返回了個(gè)寂寞，一個(gè)返回了個(gè)對(duì)象。

這個(gè)時(shí)候就有人要站出來(lái)說(shuō)：你說(shuō)的不對(duì)，你就是瞎說(shuō)，明明就只有 execute 這一種提交方式。

是的，“只有 execute 這一種提交方式”這一種說(shuō)法也是沒(méi)錯(cuò)的。

請(qǐng)看源碼：

三種 submit 方法里面調(diào)用的都是 execute 方法。

能把前面這些方法娓娓道來(lái)，從表面談到內(nèi)在的這種人，才是好人。

只有愛(ài)你，才會(huì)把你研究透。

當(dāng)然，還有這幾種提交方式，用的不多，就不展開(kāi)說(shuō)了：

好，上面這些東西捋清楚了之后。我們?cè)倬劢沟椒祷刂?Future 上：

從上面的代碼我們可以看出，當(dāng)我們想要返回值的時(shí)候，都需要調(diào)用下面的這個(gè) get() 方法：

而從這個(gè)方法的描述可以看出，這是一個(gè)阻塞方法。拿不到值就在那里等著。當(dāng)然，還有一個(gè)帶超時(shí)時(shí)間的 get 方法，等指定時(shí)間后就不等了。

呸，渣男。沒(méi)耐心，這點(diǎn)時(shí)間都舍不得等。

總之就是有可能要等的。只要等，那么就是阻塞。只要是阻塞，就是一個(gè)假異步。

所以總結(jié)一下這種場(chǎng)景下返回的 Future 的不足之處：

• 只有主動(dòng)調(diào)用 get 方法去獲取值，但是有可能值還沒(méi)準(zhǔn)備好，就阻塞等待。

• 任務(wù)處理過(guò)程中出現(xiàn)異常會(huì)把異常隱藏，封裝到 Future 里面去，只有調(diào)用 get 方法的時(shí)候才知道異常了。

寫(xiě)到這里的時(shí)候我不禁想起一個(gè)形象的例子，我給你舉一個(gè)。

假設(shè)你想約你的女神一起去吃飯。女神嘛，肯定是要先畫(huà)個(gè)美美的妝才會(huì)出去逛街的。而女神化妝就可以類(lèi)比為我們提交的一個(gè)異步任務(wù)。

假設(shè)你是一個(gè)小屌絲，那么女神就會(huì)對(duì)你說(shuō)：我已經(jīng)開(kāi)始化妝了，你到樓下了就給我打電話。

然后你就收拾行頭準(zhǔn)備出發(fā)，這就是你提交異步任務(wù)后還可以做一些自己的事情。

你花了一小時(shí)到了女神樓下，打電話給她：女神你好，我到你樓下了。

女神說(shuō)：你先等著吧，我的妝還沒(méi)畫(huà)好呢。

于是你開(kāi)始等待，無(wú)盡的等待。這就是不帶超時(shí)時(shí)間的 future.get() 方法。

也有可能你硬氣一點(diǎn)，對(duì)女神說(shuō)：我最多再等 24 小時(shí)哈，超過(guò) 24 小時(shí)不下樓，我就走了。

這就是帶超時(shí)時(shí)間的 future.get(timeout，unit) 方法：

結(jié)果 24 小時(shí)之后，女神還沒(méi)下來(lái)，你就走了。

當(dāng)然，還有一種情況就是你到樓下給女神打電話，女神說(shuō)：哎，今天我男神約我出去看電影，就不和你去吃飯了哈。本來(lái)我想提前給你說(shuō)的，但是我又記不起你電話，只有你打過(guò)來(lái)我才能告訴你。就這樣，你自己玩去吧。

這就相當(dāng)于異步任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中拋出了異常，而你只有在調(diào)用了 get 方法(打電話操作)之后才知道原來(lái)異常了。

而真正的異步是你不用等我，我好了我就叫你。

就像女神接到男神的電話時(shí)說(shuō)的：我需要一點(diǎn)時(shí)間準(zhǔn)備一下，你先玩自己的吧，我一會(huì)好了給你打電話。

這讓我想起了好萊塢原則：Don't Call Us，We'll Call you!

接下來(lái)，讓我們見(jiàn)識(shí)一下真正的異步。

什么叫真正的：“你先玩自己的，我一會(huì)好了叫你?！?/p>

Guava 的 Future

女神說(shuō)的：“好了叫你”。

就是一種回調(diào)機(jī)制。說(shuō)到回調(diào)，那么我們就需要在異步任務(wù)提交之后，注冊(cè)一個(gè)回調(diào)函數(shù)就行。

Google 提供的 Guava 包里面對(duì) JDK 的 Future 進(jìn)行了擴(kuò)展：

新增了一個(gè) addListenter 方法，入?yún)⑹且粋€(gè) Runnable 的任務(wù)類(lèi)型和一個(gè)線程池。

使用方法，先看代碼：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {      public static void main(String[] args) throws Exception {         ListeningExecutorService executor = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newCachedThreadPool());         ListenableFuture<String> listenableFuture = executor.submit(() -> {             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-女神：我開(kāi)始化妝了，好了我叫你。");             TimeUnit.SECONDS.sleep(5);             return "化妝完畢了。";         });          listenableFuture.addListener(() -> {             try {                 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-future的內(nèi)容:" + listenableFuture.get());             } catch (Exception e) {                 e.printStackTrace();             }         }, executor);         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-等女神化妝的時(shí)候可以干點(diǎn)自己的事情。");         Thread.currentThread().join();     } }

首先創(chuàng)建線程池的方式變了，需要用 Guava 里面的 MoreExecutors 方法裝飾一下：

ListeningExecutorService executor = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newCachedThreadPool());

然后用裝飾后的 executor 調(diào)用 submit 方法(任意一種)，就會(huì)返回 ListenableFuture ，拿到這個(gè)  ListenableFuture 之后，我們就可以在上面注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)：

所以，上面的程序我們調(diào)用的是入?yún)?callable 類(lèi)型的接口：

從運(yùn)行結(jié)果可以看出來(lái)：獲取運(yùn)行結(jié)果是在另外的線程里面執(zhí)行的，完全沒(méi)有阻塞主線程。

和之前的“假異步”還是有很大區(qū)別的。

除了上面的 addListener 方法外，其實(shí)我更喜歡用 FutureCallback 的方式。

可以看一下代碼，非常的直觀：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {      public static void main(String[] args) throws Exception {         ListeningExecutorService executor = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newCachedThreadPool());         ListenableFuture<String> listenableFuture = executor.submit(() -> {             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-女神：我開(kāi)始化妝了，好了我叫你。");             TimeUnit.SECONDS.sleep(5);             return "化妝完畢了。";         });         Futures.addCallback(listenableFuture, new FutureCallback<String>() {             @Override             public void onSuccess(@Nullable String result) {                 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-future的內(nèi)容:" + result);             }              @Override             public void onFailure(Throwable t) {                 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-女神放你鴿子了。");                 t.printStackTrace();             }         });         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-等女神化妝的時(shí)候可以干點(diǎn)自己的事情。");         Thread.currentThread().join();     } }

有 onSuccess 方法和 onFailure 方法。

上面的程序輸出結(jié)果為：

如果異步任務(wù)執(zhí)行的時(shí)候拋出了異常，比如女神被她的男神約走了，異步任務(wù)改成這樣：

ListenableFuture<String> listenableFuture = executor.submit(() -> {             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-女神：我開(kāi)始化妝了，好了我叫你。");             TimeUnit.SECONDS.sleep(5);             throw new Exception("男神約我看電影，就不和你吃飯了。");         });

最終的運(yùn)行結(jié)果就是這樣：

是的，女神去看電影了。她一定只是不想吃飯而已。

加強(qiáng)版的Future - CompletableFuture

第一小節(jié)講的 Future 是 JDK 1.5 時(shí)代的產(chǎn)物：

經(jīng)過(guò)了這么多年的發(fā)展，Doug Lea 在 JDK 1.8 里面引入了新的 CompletableFuture ：

到了 JDK 1.8 時(shí)代，這才是真正的異步編程。

CompletableFuture 實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)接口，一個(gè)是我們熟悉的 Future ，一個(gè)是 CompletionStage。

CompletionStage接口，你看這個(gè)接口的名稱(chēng)中有一個(gè) Stage ：

可以把這個(gè)接口理解為一個(gè)任務(wù)的某個(gè)階段。所以多個(gè) CompletionStage  鏈接在一起就是一個(gè)任務(wù)鏈。前一個(gè)任務(wù)完成后，下一個(gè)任務(wù)就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)。

CompletableFuture 里面的方法非常的多。

由于篇幅原因，我就只演示一個(gè)方法：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {      public static void main(String[] args) throws Exception {         CompletableFuture<String> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-女神：我開(kāi)始化妝了，好了我叫你。");             try {                 TimeUnit.SECONDS.sleep(5);             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }             return "化妝完畢了。";         });          completableFuture.whenComplete((returnStr, exception) -> {             if (exception == null) {                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + returnStr);             } else {                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "女神放你鴿子了。");                 exception.printStackTrace();             }         });         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-等女神化妝的時(shí)候可以干點(diǎn)自己的事情。");         Thread.currentThread().join();     } }

該方法的執(zhí)行結(jié)果如下：

我們執(zhí)行的時(shí)候并沒(méi)有指定用什么線程池，但是從結(jié)果可以看到也是異步的執(zhí)行。

從輸出日志中是可以看出端倪的，F(xiàn)orkJoinPool.commonPool() 是其默認(rèn)使用的線程池。

當(dāng)然，我們也可以自己指定。

這個(gè)方法在很多開(kāi)源框架里面使用的還是非常的多的。

接下來(lái)主要看看 CompletableFuture 對(duì)于異常的處理。我覺(jué)得非常的優(yōu)雅。

不需要 try-catch 代碼塊包裹，也不需要調(diào)用 Future.get() 才知道異常了，它提供了一個(gè) handle  方法，可以處理上游異步任務(wù)中出現(xiàn)的異常：

public class JDKThreadPoolExecutorTest {      public static void main(String[] args) throws Exception {         CompletableFuture.supplyAsync(() -> {             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-女神：我開(kāi)始化妝了，好了我叫你。");             throw new RuntimeException("男神約我看電影了，我們下次再約吧，你是個(gè)好人。");         }).handleAsync((result, exception) -> {             if (exception != null) {                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-女神放你鴿子了！");                 return exception.getCause();             } else {                 return result;             }         }).thenApplyAsync((returnStr) -> {             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-" + returnStr);             return returnStr;         });         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-等女神化妝的時(shí)候可以干點(diǎn)自己的事情。");         Thread.currentThread().join();     } }

由于女神在化妝的時(shí)候，接到男神的電話約她看電影，就只能放你鴿子了。

所以，上面程序的輸出結(jié)果如下：

如果，你順利把女神約出來(lái)了，是這樣的：

“如何理解異步編程的Future”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！