设计模式 - [线程设计]-Future设计模式 - 《Java基础汇总》

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一、概述
- 通过 Future 设计模式能够实现上述需求
二、代码实现案例

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一、概述

通常任务执行过程都是同步进行的,来看一个简单同步执行代码

// ① 获取数据，耗时较长，阻塞
Object data = getData();
// ② 其他事务1
doOther1();
// ③ 其他事务2
doOther2();
// ④ 处理 ① 获取到的结果
doProcessData();

在上面伪代码中，①，②，③ ，④ 按照顺序进行执行，并且每一个步骤都需要等待上一个步骤完成，才能执行。

现在假定每一个步骤的执行耗时如下：

① 耗时 10s
② 耗时 5s
③ 耗时 4s
④ 耗时 3s

则执行耗时时间线如下：

上述伪代码中，① 和 ④ 存在关联性，但是和 ②，③ 与 ①,④ 之间互不关联，不过 ②，③ 需要等待 ① 执行完成才能执行。

现在有一个需求：在代码执行过程中 ① 不进行同步阻塞，在调用 ① 之后直接进行返回，然后执行 ②，③ ,最后执行 ④ 时，由于与 ① 存在关联，等待 ① 执行完成，然后执行 ④。

通过上述方案，减少 ① 的等待时间，提高程序运行效率。

通过 Future 设计模式能够实现上述需求

Future 实现的原理图，如下：

简单剖析步骤：

step1、方法调用 ① 获取数据，直接创建一个 Thread 后台进行执行，然后返回一个 Future 用以查询执行状态（《观察者模式监控线程生命周期》）

step2、在执行 ②，③ 操作时，后台同样有一个线程在执行 ①

step3、当执行 ④ ,需要一来到 ① 获取的结果时，通过 Future 获取结果。

如果 Thread 后台执行完成了，则 Future 能够直接拿到执行结果
如果 Thread 后台执行未完成，则进行阻塞，等待 Thread 执行完成

在引入了 Future 设计后，执行时间线如下：

如上图，整体的运行提高了 9 s。

二、代码实现案例

回顾一下上述的伪代码

// ① 获取数据，耗时较长，阻塞
Object data = getData();
// ② 其他事务1
doOther1();
// ③ 其他事务2
doOther2();
// ④ 处理 ① 获取到的结果
doProcessData();

2.1、常规实现

实现上述案例，代码结构图如下：

执行逻辑

用户通过 FutureService#submit 提交执行任务，得到一个 Future 凭证，当需要得到执行结果时通过 Future#get 获取执行结果。

通过实现，执行逻辑优化为

// ① 获取数据，耗时较长，异步执行
Future future = FutureService.submit(getData());
// ② 其他事务1
doOther1();
// ③ 其他事务2
doOther2();
// ④ 通过 Future 获取 ① 的执行结果，然后执行数据处理
Object data = future.get();
doProcessData();

2.2、带有回调的 Future 设计

上述代码中，虽然 ① 通过异步的方式提高了执行效率，但是仍然需要等待 ① 执行结束，然后进行
④ 的处理。

优化：提供回调方法，当 ① 异步执行完成后，主动调用 ④ ，而无需代码主动去调用。

优化后的伪代码如下：

// ① 获取数据，耗时较长，异步执行，同时提供回到方法 doProcessData()/也就是 ④
Future future = FutureService.submit(getData(),doProcessData());
// ② 其他事务1
doOther1();
// ③ 其他事务2
doOther2();

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[线程设计]-Future设计模式