在一個單線程應用中,當你調用一個方法只有計算結束才會返回結果( IOUtils.toString() comes from Apache Commons IO ):
public String downloadContents(URL url) throws IOException { try(InputStream input = url.openStream()) { return IOUtils.toString(input, StandardCharsets.UTF_8); }} //... final Future<String> contents = downloadContents( new URL("http://www.example.com"));
downloadContents() 看上去是無害的, 但是它需要任意長的時間來完成。同時,為了減少延遲,在等待結果的期間,你可能需要同時獨立的處理其它的工作。以前你可能會啟動一個新的線程或者等待結果(共享內存,鎖,糟糕的wait()/notify()對).
通過Future<T> 模式,它會變得明朗:
public static Future<String> startDownloading(URL url) { //...} final Future<String> contentsFuture = startDownloading(new URL("http://www.example.com"));//other computationfinal String contents = contentsFuture.get();
我們馬上會實現startDownloading(), startDownloading()不會被阻塞,而是等待外部的站點回應,你理解這一原則是很重要的。 相反,如果它快速返回了,返回一個輕量級的Future<String> 對象。 這個對像是一個promise那麼將來字符串類型就是可用的,雖然我們不知道什麼時候,但是會保留這個引用直到它返有結果返回,你就可以通過Future.get()來獲取它。 換句話說,Future是一個代理或者一個對象的包裝,不是真實的目標對象。一旦異步計算完成,你就可以提取它。 那麼Future提供了什麼樣的接口呢?
Future.get()是最重要的方法。它阻塞和等待直到承諾的結果是可用狀態, 因此如果我們確實需要這個字符串,就調用get() 方法然後等待。 還有一個接受超時參數的重載版本,如果哪裡出現問題你就不用一直等待下去,超過設定時間就會拋出TimeoutException。
在某些情況下,你可能想不停地偷偷看看Future是否可用了。這可以通過isDone()來完成。想像一個情景,你的用戶等待某些異步的計算,你想讓他知道這種情況, 同時去做一些其它的計算:
final Future<String> contentsFuture = startDownloading(new URL("http://www.example.com"));while (!contentsFuture.isDone()) { askUserToWait(); doSomeComputationInTheMeantime();}contentsFuture.get() ;
最後Future.get()調用的內容會保證馬上返回,不會被阻塞,因為Future.isDone() 返回了true。如果你遵循這個模式,就不會忙於每秒百萬次的交替等待和調用isDone()。
取消futrues是最後一個我們還沒有覆蓋到的。想像你啟動了異步的工作並且你只能等待一些時間, 如果2秒鐘後,我們放棄,或者把錯誤傳遞出去,或者採用臨時方案解決它。然而,你是一個好市民,你應該告訴這個future對象:我不需要你了,你別管了。 那麼你可以通過停止過時的任務,來節約資源。語法很簡單:
contentsFuture.cancel(true); //meh...
我們都喜歡隱藏的,布爾類型的參數,對嗎?取消可以通過兩種方式來實現:在任務啟動前通過傳遞false參數來取消,前提是當Future表達的結果計算開始之前。一旦Callable.call()已經運行到一半,那麼我們想讓它結束,如果我們傳遞true,那麼Future.call()就會具有侵入性,試圖打斷正在運行的工作。你覺得這樣好嗎?現像那些拋出InterruptedException這個聲名狼藉的異常的方法,如Thread.sleep(), Object.wait(),Condition.await(),等,甚至包括Future.get(). 如果你被阻塞在這種方法並且有人決定取消你的調用,他們會毫無疑問的拋出InterruptionException,並發出有人要打斷當前運行的任務。
因此我們現在明白了Future是什麼--- 一個佔位符,你可以在未來得到目標對象。就像對於一輛車,還沒有製造出來的鑰匙。但是你怎樣才能在應用程序中獲得Future的實例? 兩種最普通的資源是線程池和異步方法(線程池支持)。因此, startDownloading()方法可以被重寫為:
private final ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10); public Future<String> startDownloading(final URL url) throws IOException { return pool.submit(new Callable<String>() { @Override public String call() throws Exception { try (InputStream input = url.openStream()) { return IOUtils.toString(input, StandardCharsets.UTF_8); } } });}
雖然有大量的繁瑣的語法問題,但是基本思想是簡單的: 把需要長時間運行的計算包裝到可調用的<String>,並submit()到線程池,這個線程池包含10個線程。 提交後返回Future<String>的實現,就像以某種方式鏈接到你的任務和線程池。明顯的你的任務不會被立即執行,相反它被放到一個隊列中,稍後會被線程拉出來, 現在需要搞清楚cancel()的兩個特別的意義是什麼――你可以取消在隊列中停留的任務,也可以取消早已運行的任務,但這是一件比較複雜的事情。
你還可以在Spring 和EJB 碰上Future。比如Spring框架的中你可以為方法加入@Async的註解:
@Asyncpublic Future<String> startDownloading(final URL url) throws IOException { try (InputStream input = url.openStream()) { return new AsyncResult<>( IOUtils.toString(input, StandardCharsets.UTF_8) ); }}
注意,我們簡單地通過包裝結果到AsyncResult來實現Future,但是這個方法本身不會與線程池交互或者異步處理。稍後Spring會代理所有的調用來startDownloading()並在線程池中執行。 在EJB中,相同的特性通過加@Asynchronousannotation 來完成。