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  • Java异步调用转同步方法实例详解

    北冥有鱼 教程大全 2020-06-26 ,,

    先说一下对异步和同步的理解:

    同步调用:调用方在调用过程中,持续等待返回结果。

    异步调用:调用方在调用过程中,不直接等待返回结果,而是执行其他任务,结果返回形式通常为回调函数。

    其实,两者的区别还是很明显的,这里也不再细说,我们主要来说一下Java如何将异步调用转为同步。换句话说,就是需要在异步

    调用过程中,持续阻塞至获得调用结果。

    不卖关子,先列出五种方法,然后一一举例说明:

    • 使用wait和notify方法
    • 使用条件锁
    • Future
    • 使用CountDownLatch
    • 使用CyclicBarrier

    0.构造一个异步调用

    首先,写demo需要先写基础设施,这里的话主要是需要构造一个异步调用模型。异步调用类:

    public class AsyncCall {
    
      private Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
    
      private ExecutorService tp = Executors.newSingleThreadExecutor();
    
      //demo1,2,4,5调用方法
      public void call(BaseDemo demo){
    
        new Thread(()->{
          long res = random.nextInt(10);
    
          try {
            Thread.sleep(res*1000);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
    
          demo.callback(res);
        }).start();
    
      }
      //demo3调用方法
      public Future<Long> futureCall(){
        return tp.submit(()-> {
          long res = random.nextInt(10);
          try {
            Thread.sleep(res*1000);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
          return res;
        });
      }
      public void shutdown(){
        tp.shutdown();
      }
    }

    我们主要关心call方法,这个方法接收了一个demo参数,并且开启了一个线程,在线程中执行具体的任务,并利用demo的callback方法进行回调函数的调用。大家注意到了这里的返回结果就是一个[0,10)的长整型,并且结果是几,就让线程sleep多久——这主要是为了更好地观察实验结果,模拟异步调用过程中的处理时间。
    至于futureCall和shutdown方法,以及线程池tp都是为了demo3利用Future来实现做准备的。

    demo的基类:

    public abstract class BaseDemo {
      protected AsyncCall asyncCall = new AsyncCall();
      public abstract void callback(long response);
      public void call(){
        System.out.println("发起调用");
        asyncCall.call(this);
        System.out.println("调用返回");
      }
    }

    BaseDemo非常简单,里面包含一个异步调用类的实例,另外有一个call方法用于发起异步调用,当然还有一个抽象方法callback需要每个demo去实现的——主要在回调中进行相应的处理来达到异步调用转同步的目的。

    1. 使用wait和notify方法

    这个方法其实是利用了锁机制,直接贴代码:

    public class Demo1 extends BaseDemo{
    
      private final Object lock = new Object();
    
      @Override
      public void callback(long response) {
        System.out.println("得到结果");
        System.out.println(response);
        System.out.println("调用结束");
    
        synchronized (lock) {
          lock.notifyAll();
        }
    
      }
    
      public static void main(String[] args) {
    
        Demo1 demo1 = new Demo1();
    
        demo1.call();
    
        synchronized (demo1.lock){
          try {
            demo1.lock.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
    
        System.out.println("主线程内容");
      }
    }

    可以看到在发起调用后,主线程利用wait进行阻塞,等待回调中调用notify或者notifyAll方法来进行唤醒。注意,和大家认知的一样,这里wait和notify都是需要先获得对象的锁的。在主线程中最后我们打印了一个内容,这也是用来验证实验结果的,如果没有wait和notify,主线程内容会紧随调用内容立刻打印;而像我们上面的代码,主线程内容会一直等待回调函数调用结束才会进行打印。

    没有使用同步操作的情况下,打印结果:

    发起调用
    调用返回
    主线程内容
    得到结果
    1
    调用结束

    而使用了同步操作后:

    发起调用
    调用返回
    得到结果
    9
    调用结束
    主线程内容

    2. 使用条件锁

    和方法一的原理类似:

    public class Demo2 extends BaseDemo {
    
      private final Lock lock = new ReentrantLock();
      private final Condition con = lock.newCondition();
    
      @Override
      public void callback(long response) {
    
        System.out.println("得到结果");
        System.out.println(response);
        System.out.println("调用结束");
        lock.lock();
        try {
          con.signal();
        }finally {
          lock.unlock();
        }
    
      }
    
      public static void main(String[] args) {
    
        Demo2 demo2 = new Demo2();
    
        demo2.call();
    
        demo2.lock.lock();
    
        try {
          demo2.con.await();
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }finally {
          demo2.lock.unlock();
        }
        System.out.println("主线程内容");
      }
    }

    基本上和方法一没什么区别,只是这里使用了条件锁,两者的锁机制有所不同。

    3. Future

    使用Future的方法和之前不太一样,我们调用的异步方法也不一样。

    public class Demo3{
      private AsyncCall asyncCall = new AsyncCall();
      public Future<Long> call(){
        Future<Long> future = asyncCall.futureCall();
        asyncCall.shutdown();
        return future;
      }
      public static void main(String[] args) {
        Demo3 demo3 = new Demo3();
        System.out.println("发起调用");
        Future<Long> future = demo3.call();
        System.out.println("返回结果");
        while (!future.isDone() && !future.isCancelled());
        try {
          System.out.println(future.get());
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
          e.printStackTrace();
        }
    
        System.out.println("主线程内容");
    
      }
    }

    我们调用futureCall方法,方法中会想线程池tp提交一个Callable,然后返回一个Future,这个Future就是我们demo3中call中得到的,得到future对象之后就可以关闭线程池啦,调用asyncCall的shutdown方法。关于关闭线程池这里有一点需要注意,我们回过头来看看asyncCall的shutdown方法:

    public void shutdown(){
        tp.shutdown();
      }

    发现只是简单调用了线程池的shutdown方法,然后我们说注意的点,这里最好不要用tp的shutdownNow方法,该方法会试图去中断线程中中正在执行的任务;也就是说,如果使用该方法,有可能我们的future所对应的任务将被中断,无法得到执行结果。
    然后我们关注主线程中的内容,主线程的阻塞由我们自己来实现,通过future的isDone和isCancelled来判断执行状态,一直到执行完成或被取消。随后,我们打印get到的结果。

    4. 使用CountDownLatch

    使用CountDownLatch或许是日常编程中最常见的一种了,也感觉是相对优雅的一种:

    public class Demo4 extends BaseDemo{
    
      private final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
    
      @Override
      public void callback(long response) {
    
        System.out.println("得到结果");
        System.out.println(response);
        System.out.println("调用结束");
    
        countDownLatch.countDown();
      }
      public static void main(String[] args) {
        Demo4 demo4 = new Demo4();
        demo4.call();
        try {
          demo4.countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("主线程内容");
    
      }
    }

    正如大家平时使用的那样,此处在主线程中利用CountDownLatch的await方法进行阻塞,在回调中利用countDown方法来使得其他线程await的部分得以继续运行。

    当然,这里和demo1和demo2中都一样,主线程中阻塞的部分,都可以设置一个超时时间,超时后可以不再阻塞。

    5. 使用CyclicBarrier

    public class Demo5 extends BaseDemo{
    
      private CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);
    
      @Override
      public void callback(long response) {
    
        System.out.println("得到结果");
        System.out.println(response);
        System.out.println("调用结束");
    
        try {
          cyclicBarrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
          e.printStackTrace();
        }
    
      }
    
      public static void main(String[] args) {
    
        Demo5 demo5 = new Demo5();
    
        demo5.call();
    
        try {
          demo5.cyclicBarrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
          e.printStackTrace();
        }
    
        System.out.println("主线程内容");
    
      }
    }

    大家注意一下,CyclicBarrier和CountDownLatch仅仅只是类似,两者还是有一定区别的。比如,一个可以理解为做加法,等到加到这个数字后一起运行;一个则是减法,减到0继续运行。一个是可以重复计数的;另一个不可以等等等等。

    另外,使用CyclicBarrier的时候要注意两点。第一点,初始化的时候,参数数字要设为2,因为异步调用这里是一个线程,而主线程是一个线程,两个线程都await的时候才能继续执行,这也是和CountDownLatch区别的部分。第二点,也是关于初始化参数的数值的,和这里的demo无关,在平时编程的时候,需要比较小心,如果这个数值设置得很大,比线程池中的线程数都大,那么就很容易引起死锁了。

    总结

    综上,就是本次需要说的几种方法了。事实上,所有的方法都是同一个原理,也就是在调用的线程中进行阻塞等待结果,而在回调中函数中进行阻塞状态的解除。

    以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持北冥有鱼。


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