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包含java多线程通过回调实现异步的词条

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如何实现异步调用

通过多线程实现,在主线程中开辟一个新线程,在新线程中执行任务。主线程不需要同步等待,之后主线程继续执行它下面的代码。

新线程执行完任务之后,通过回调方法,再把执行结果通过调用回调方法,异步发送给主线程。

JAVA里面方法回调是什么意思

所谓回调,就是客户程序C调用服务程序S中的某个函数A,然后S又在某个时候反过来调用C中的某个函数B,对于C来说,这个B便叫做回调函数。例如Win32下的窗口过程函数就是一个典型的回调函数。一般说来,C不会自己调用B,C提供B的目的就是让S来调用它,而且是C不得不提供。由于S并不知道C提供的B姓甚名谁,所以S会约定B的接口规范(函数原型),然后由C提前通过S的一个函数R告诉S自己将要使用B函数,这个过程称为回调函数的注册,R称为注册函数。Web Service以及Java的RMI都用到回调机制,可以访问远程服务器程序。

下面举个通俗的例子:

某天,我打电话向你请教问题,当然是个难题,^_^,你一时想不出解决方法,我又不能拿着电话在那里傻等,于是我们约定:等你想出办法后打手机通知我,这样,我就挂掉电话办其它事情去了。过了XX分钟,我的手机响了,你兴高采烈的说问题已经搞定,应该如此这般处理。故事到此结束。这个例子说明了“异步+回调”的编程模式。其中,你后来打手机告诉我结果便是一个“回调”过程;我的手机号码必须在以前告诉你,这便是注册回调函数;我的手机号码应该有效并且手机能够接收到你的呼叫,这是回调函数必须符合接口规范。

通过上面个人感觉到回调更多的应用就是结合异步。比如:Ajax中js通过组件和服务器的异步通信。

java 异步调用方法

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。

JAVA如何实现异步回调

FutureTaskString futureTask=new FutureTask(new CallableString() {

@Override

public String call() throws Exception {

// TODO Auto-generated method stub

return "回调完成";

}

});

try {

String str=futureTask.get();

if(str.equals("回调完成"))

System.out.println("异步任务完成!");

} catch (InterruptedException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace();

} catch (ExecutionException e) {

// TODO Auto-generated catch block

e.printStackTrace(); }

「高并发」两种异步模型与深度解析Future接口-

大家好,我是冰河~~

本文有点长,但是满满的干货,以实际案例的形式分析了两种异步模型,并从源码角度深度解析Future接口和FutureTask类,希望大家踏下心来,打开你的IDE,跟着文章看源码,相信你一定收获不小!

在Java的并发编程中,大体上会分为两种异步编程模型,一类是直接以异步的形式来并行运行其他的任务,不需要返回任务的结果数据。一类是以异步的形式运行其他任务,需要返回结果。

1.无返回结果的异步模型

无返回结果的异步任务,可以直接将任务丢进线程或线程池中运行,此时,无法直接获得任务的执行结果数据,一种方式是可以使用回调方法来获取任务的运行结果。

具体的方案是:定义一个回调接口,并在接口中定义接收任务结果数据的方法,具体逻辑在回调接口的实现类中完成。将回调接口与任务参数一同放进线程或线程池中运行,任务运行后调用接口方法,执行回调接口实现类中的逻辑来处理结果数据。这里,给出一个简单的示例供参考。

便于接口的通用型,这里为回调接口定义了泛型。

回调接口的实现类主要用来对任务的返回结果进行相应的业务处理,这里,为了方便演示,只是将结果数据返回。大家需要根据具体的业务场景来做相应的分析和处理。

任务的执行类是具体执行任务的类,实现Runnable接口,在此类中定义一个回调接口类型的成员变量和一个String类型的任务参数(模拟任务的参数),并在构造方法中注入回调接口和任务参数。在run方法中执行任务,任务完成后将任务的结果数据封装成TaskResult对象,调用回调接口的方法将TaskResult对象传递到回调方法中。

到这里,整个大的框架算是完成了,接下来,就是测试看能否获取到异步任务的结果了。

在测试类中,使用Thread类创建一个新的线程,并启动线程运行任务。运行程序最终的接口数据如下所示。

大家可以细细品味下这种获取异步结果的方式。这里,只是简单的使用了Thread类来创建并启动线程,也可以使用线程池的方式实现。大家可自行实现以线程池的方式通过回调接口获取异步结果。

2.有返回结果的异步模型

尽管使用回调接口能够获取异步任务的结果,但是这种方式使用起来略显复杂。在JDK中提供了可以直接返回异步结果的处理方案。最常用的就是使用Future接口或者其实现类FutureTask来接收任务的返回结果。

使用Future接口往往配合线程池来获取异步执行结果,如下所示。

运行结果如下所示。

FutureTask类既可以结合Thread类使用也可以结合线程池使用,接下来,就看下这两种使用方式。

结合Thread类的使用示例如下所示。

运行结果如下所示。

结合线程池的使用示例如下。

运行结果如下所示。

可以看到使用Future接口或者FutureTask类来获取异步结果比使用回调接口获取异步结果简单多了。注意:实现异步的方式很多,这里只是用多线程举例。

接下来,就深入分析下Future接口。

1.Future接口

Future是JDK1.5新增的异步编程接口,其源代码如下所示。

可以看到,在Future接口中,总共定义了5个抽象方法。接下来,就分别介绍下这5个方法的含义。

取消任务的执行,接收一个boolean类型的参数,成功取消任务,则返回true,否则返回false。当任务已经完成,已经结束或者因其他原因不能取消时,方法会返回false,表示任务取消失败。当任务未启动调用了此方法,并且结果返回true(取消成功),则当前任务不再运行。如果任务已经启动,会根据当前传递的boolean类型的参数来决定是否中断当前运行的线程来取消当前运行的任务。

判断任务在完成之前是否被取消,如果在任务完成之前被取消,则返回true;否则,返回false。

这里需要注意一个细节:只有任务未启动,或者在完成之前被取消,才会返回true,表示任务已经被成功取消。其他情况都会返回false。

判断任务是否已经完成,如果任务正常结束、抛出异常退出、被取消,都会返回true,表示任务已经完成。

当任务完成时,直接返回任务的结果数据;当任务未完成时,等待任务完成并返回任务的结果数据。

当任务完成时,直接返回任务的结果数据;当任务未完成时,等待任务完成,并设置了超时等待时间。在超时时间内任务完成,则返回结果;否则,抛出TimeoutException异常。

2.RunnableFuture接口

Future接口有一个重要的子接口,那就是RunnableFuture接口,RunnableFuture接口不但继承了Future接口,而且继承了java.lang.Runnable接口,其源代码如下所示。

这里,问一下,RunnableFuture接口中有几个抽象方法?想好了再说!哈哈哈。。。

这个接口比较简单run()方法就是运行任务时调用的方法。

3.FutureTask类

FutureTask类是RunnableFuture接口的一个非常重要的实现类,它实现了RunnableFuture接口、Future接口和Runnable接口的所有方法。FutureTask类的源代码比较多,这个就不粘贴了,大家自行到java.util.concurrent下查看。

(1)FutureTask类中的变量与常量

在FutureTask类中首先定义了一个状态变量state,这个变量使用了volatile关键字修饰,这里,大家只需要知道volatile关键字通过内存屏障和禁止重排序优化来实现线程安全,后续会单独深度分析volatile关键字是如何保证线程安全的。紧接着,定义了几个任务运行时的状态常量,如下所示。

其中,代码注释中给出了几个可能的状态变更流程,如下所示。

接下来,定义了其他几个成员变量,如下所示。

又看到我们所熟悉的Callable接口了,Callable接口那肯定就是用来调用call()方法执行具体任务了。

看一下WaitNode类的定义,如下所示。

可以看到,WaitNode类是FutureTask类的静态内部类,类中定义了一个Thread成员变量和指向下一个WaitNode节点的引用。其中通过构造方法将thread变量设置为当前线程。

(2)构造方法

接下来,是FutureTask的两个构造方法,比较简单,如下所示。

(3)是否取消与完成方法

继续向下看源码,看到一个任务是否取消的方法,和一个任务是否完成的方法,如下所示。

这两方法中,都是通过判断任务的状态来判定任务是否已取消和已完成的。为啥会这样判断呢?再次查看FutureTask类中定义的状态常量发现,其常量的定义是有规律的,并不是随意定义的。其中,大于或者等于CANCELLED的常量为CANCELLED、INTERRUPTING和INTERRUPTED,这三个状态均可以表示线程已经被取消。当状态不等于NEW时,可以表示任务已经完成。

通过这里,大家可以学到一点:以后在编码过程中,要按照规律来定义自己使用的状态,尤其是涉及到业务中有频繁的状态变更的操作,有规律的状态可使业务处理变得事半功倍,这也是通过看别人的源码设计能够学到的,这里,建议大家还是多看别人写的优秀的开源框架的源码。

(4)取消方法

我们继续向下看源码,接下来,看到的是cancel(boolean)方法,如下所示。

接下来,拆解cancel(boolean)方法。在cancel(boolean)方法中,首先判断任务的状态和CAS的操作结果,如果任务的状态不等于NEW或者CAS的操作返回false,则直接返回false,表示任务取消失败。如下所示。

接下来,在try代码块中,首先判断是否可以中断当前任务所在的线程来取消任务的运行。如果可以中断当前任务所在的线程,则以一个Thread临时变量来指向运行任务的线程,当指向的变量不为空时,调用线程对象的interrupt()方法来中断线程的运行,最后将线程标记为被中断的状态。如下所示。

这里,发现变更任务状态使用的是UNSAFE.putOrderedInt()方法,这个方法是个什么鬼呢?点进去看一下,如下所示。

可以看到,又是一个本地方法,嘿嘿,这里先不管它,后续文章会详解这些方法的作用。

接下来,cancel(boolean)方法会进入finally代码块,如下所示。

可以看到在finallly代码块中调用了finishCompletion()方法,顾名思义,finishCompletion()方法表示结束任务的运行,接下来看看它是如何实现的。点到finishCompletion()方法中看一下,如下所示。

在finishCompletion()方法中,首先定义一个for循环,循环终止因子为waiters为null,在循环中,判断CAS操作是否成功,如果成功进行if条件中的逻辑。首先,定义一个for自旋循环,在自旋循环体中,唤醒WaitNode堆栈中的线程,使其运行完成。当WaitNode堆栈中的线程运行完成后,通过break退出外层for循环。接下来调用done()方法。done()方法又是个什么鬼呢?点进去看一下,如下所示。

可以看到,done()方法是一个空的方法体,交由子类来实现具体的业务逻辑。

当我们的具体业务中,需要在取消任务时,执行一些额外的业务逻辑,可以在子类中覆写done()方法的实现。

(5)get()方法

继续向下看FutureTask类的代码,FutureTask类中实现了两个get()方法,如下所示。

没参数的get()方法为当任务未运行完成时,会阻塞,直到返回任务结果。有参数的get()方法为当任务未运行完成,并且等待时间超出了超时时间,会TimeoutException异常。

两个get()方法的主要逻辑差不多,一个没有超时设置,一个有超时设置,这里说一下主要逻辑。判断任务的当前状态是否小于或者等于COMPLETING,也就是说,任务是NEW状态或者COMPLETING,调用awaitDone()方法,看下awaitDone()方法的实现,如下所示。

接下来,拆解awaitDone()方法。在awaitDone()方法中,最重要的就是for自旋循环,在循环中首先判断当前线程是否被中断,如果已经被中断,则调用removeWaiter()将当前线程从堆栈中移除,并且抛出InterruptedException异常,如下所示。

接下来,判断任务的当前状态是否完成,如果完成,并且堆栈句柄不为空,则将堆栈中的当前线程设置为空,返回当前任务的状态,如下所示。

当任务的状态为COMPLETING时,使当前线程让出CPU资源,如下所示。

如果堆栈为空,则创建堆栈对象,如下所示。

如果queued变量为false,通过CAS操作为queued赋值,如果awaitDone()方法传递的timed参数为true,则计算超时时间,当时间已超时,则在堆栈中移除当前线程并返回任务状态,如下所示。如果未超时,则重置超时时间,如下所示。

如果不满足上述的所有条件,则将当前线程设置为等待状态,如下所示。

接下来,回到get()方法中,当awaitDone()方法返回结果,或者任务的状态不满足条件时,都会调用report()方法,并将当前任务的状态传递到report()方法中,并返回结果,如下所示。

看来,这里还要看下report()方法啊,点进去看下report()方法的实现,如下所示。

可以看到,report()方法的实现比较简单,首先,将outcome数据赋值给x变量,接下来,主要是判断接收到的任务状态,如果状态为NORMAL,则将x强转为泛型类型返回;当任务的状态大于或者等于CANCELLED,也就是任务已经取消,则抛出CancellationException异常,其他情况则抛出ExecutionException异常。

至此,get()方法分析完成。注意:一定要理解get()方法的实现,因为get()方法是我们使用Future接口和FutureTask类时,使用的比较频繁的一个方法。

(6)set()方法与setException()方法

继续看FutureTask类的代码,接下来看到的是set()方法与setException()方法,如下所示。

通过源码可以看出,set()方法与setException()方法整体逻辑几乎一样,只是在设置任务状态时一个将状态设置为NORMAL,一个将状态设置为EXCEPTIONAL。

至于finishCompletion()方法,前面已经分析过。

(7)run()方法与runAndReset()方法

接下来,就是run()方法了,run()方法的源代码如下所示。

可以这么说,只要使用了Future和FutureTask,就必然会调用run()方法来运行任务,掌握run()方法的流程是非常有必要的。在run()方法中,如果当前状态不是NEW,或者CAS操作返回的结果为false,则直接返回,不再执行后续逻辑,如下所示。

接下来,在try代码块中,将成员变量callable赋值给一个临时变量c,判断临时变量不等于null,并且任务状态为NEW,则调用Callable接口的call()方法,并接收结果数据。并将ran变量设置为true。当程序抛出异常时,将接收结果的变量设置为null,ran变量设置为false,并且调用setException()方法将任务的状态设置为EXCEPTIONA。接下来,如果ran变量为true,则调用set()方法,如下所示。

接下来,程序会进入finally代码块中,如下所示。

这里,将runner设置为null,如果任务的当前状态大于或者等于INTERRUPTING,也就是线程被中断了。则调用handlePossibleCancellationInterrupt()方法,接下来,看下handlePossibleCancellationInterrupt()方法的实现。

可以看到,handlePossibleCancellationInterrupt()方法的实现比较简单,当任务的状态为INTERRUPTING时,使用while()循环,条件为当前任务状态为INTERRUPTING,将当前线程占用的CPU资源释放,也就是说,当任务运行完成后,释放线程所占用的资源。

runAndReset()方法的逻辑与run()差不多,只是runAndReset()方法会在finally代码块中将任务状态重置为NEW。runAndReset()方法的源代码如下所示,就不重复说明了。

(8)removeWaiter()方法

removeWaiter()方法中主要是使用自旋循环的方式来移除WaitNode中的线程,比较简单,如下所示。

最后,在FutureTask类的最后,有如下代码。

关于这些代码的作用,会在后续深度解析CAS文章中详细说明,这里就不再探讨。

至此,关于Future接口和FutureTask类的源码就分析完了。

好了,今天就到这儿吧,我是冰河,我们下期见~~