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Java多線程編程中，常用的多線程設計模式包括：Future模式、Master-Worker模式、Guarded Suspeionsion模式、不變模式和生產者-消費者模式等。這篇文章主要講述Future模式，關于其他多線程設計模式的地址如下：
關于其他多線程設計模式的地址如下：
關于Master-Worker模式的詳解： Java多線程編程中Master-Worker模式的詳解
關于Guarded Suspeionsion模式的詳解： Java多線程編程中Guarded Suspeionsion模式的詳解
關于不變模式的詳解： Java多線程編程中不變模式的詳解
關于生產者-消費者模式的詳解：生產者-消費者模式Java詳解

1. Future模式核心思想

Future模式的核心在于：去除了主函數的等待時間，并使得原本需要等待的時間段可以用于處理其他業務邏輯（根據《Java程序性能優化》）。

Future模式有點類似于商品訂單。在網上購物時，提交訂單后，在收貨的這段時間里無需一直在家里等候，可以先干別的事情。類推到程序設計中時， 當提交請求時，期望得到答復時，如果這個答復可能很慢。傳統的時一直等待到這個答復收到時再去做別的事情，但如果利用Future設計模式就無需等待答復 的到來，在等待答復的過程中可以干其他事情。

例如如下的請求調用過程時序圖。當call請求發出時，需要很長的時間才能返回。左邊的圖需要一直等待，等返回數據后才能繼續其他操作；而右邊的 Future模式的圖中客戶端則無需等到可以做其他的事情。服務器段接收到請求后立即返回結果給客戶端，這個結果并不是真實的結果（是虛擬的結果），也就 是先獲得一個假數據，然后執行其他操作。

2. Future模式Java實現

Client的實現

Client主要完成的功能包括：1. 返回一個FutureData；2.開啟一個線程用于構造RealData。

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public?class?Client {????public?Data request(final?String string) {????????final?FutureData futureData = new?FutureData();?????????????????new?Thread(new?Runnable() {????????????@Override????????????public?void?run() {????????????????//RealData的構建很慢，所以放在單獨的線程中運行????????????????RealData realData = new?RealData(string);????????????????futureData.setRealData(realData);????????????}????????}).start();?????????????????return?futureData; //先直接返回FutureData????}}

Data的實現

無論是FutureData還是RealData都實現該接口。

123	public?interface?Data {????String getResult() throws?InterruptedException;}

FutureData的實現

FutureData是Future模式的關鍵，它實際上是真實數據RealData的代理，封裝了獲取RealData的等待過程。

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//FutureData是Future模式的關鍵，它實際上是真實數據RealData的代理，封裝了獲取RealData的等待過程public?class?FutureData implements?Data {????RealData realData = null; //FutureData是RealData的封裝????boolean?isReady = false;? //是否已經準備好?????????public?synchronized?void?setRealData(RealData realData) {????????if(isReady)????????????return;????????this.realData = realData;????????isReady = true;????????notifyAll(); //RealData已經被注入到FutureData中了，通知getResult()方法????}????@Override????public?synchronized?String getResult() throws?InterruptedException {????????if(!isReady) {????????????wait(); //一直等到RealData注入到FutureData中????????}????????return?realData.getResult(); ????}}

RealData的實現

RealData是最終需要使用的數據，它的構造函數很慢。

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public?class?RealData implements?Data {????protected?String data;????public?RealData(String data) {????????//利用sleep方法來表示RealData構造過程是非常緩慢的????????try?{????????????Thread.sleep(1000);????????} catch?(InterruptedException e) {????????????e.printStackTrace();????????}????????this.data = data;????}????@Override????public?String getResult() {????????return?data;????}}

測試運行

主函數主要負責調用Client發起請求，并使用返回的數據。

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public?class?Application {????public?static?void?main(String[] args) throws?InterruptedException {????????Client client = new?Client();????????//這里會立即返回，因為獲取的是FutureData，而非RealData????????Data data = client.request("name");????????//這里可以用一個sleep代替對其他業務邏輯的處理????????//在處理這些業務邏輯過程中，RealData也正在創建，從而充分了利用等待時間????????Thread.sleep(2000);????????//使用真實數據????????System.out.println("數據="+data.getResult());????}}

?

3. Future模式的JDK內置實現

由于Future是非常常用的多線程設計模式，因此在JDK中內置了Future模式的實現。這些類在java.util.concurrent包 里面。其中最為重要的是FutureTask類，它實現了Runnable接口，作為單獨的線程運行。在其run()方法中，通過Sync內部類調用 Callable接口，并維護Callable接口的返回對象。當使用FutureTask.get()方法時，將返回Callable接口的返回對象。 同樣，針對上述的實例，如果使用JDK自帶的實現，則需要作如下調整。

首先，Data接口和FutureData就不需要了，JDK幫我們實現了。

其次，RealData改為這樣：

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import?java.util.concurrent.Callable;public?class?RealData implements?Callable {????protected?String data;????public?RealData(String data) {????????this.data = data;????}????@Override????public?String call() throws?Exception {????????//利用sleep方法來表示真是業務是非常緩慢的????????try?{????????????Thread.sleep(1000);????????} catch?(InterruptedException e) {????????????e.printStackTrace();????????}????????return?data;????}}

最后，在測試運行時，這樣調用：

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import?java.util.concurrent.ExecutorService;import?java.util.concurrent.Executors;import?java.util.concurrent.FutureTask;public?class?Application {????public?static?void?main(String[] args) throws?Exception {????????FutureTask futureTask = ????????????????new?FutureTask(new?RealData("name"));????????ExecutorService executor = ????????????????Executors.newFixedThreadPool(1); //使用線程池????????//執行FutureTask，相當于上例中的client.request("name")發送請求????????executor.submit(futureTask);????????//這里可以用一個sleep代替對其他業務邏輯的處理????????//在處理這些業務邏輯過程中，RealData也正在創建，從而充分了利用等待時間????????Thread.sleep(2000);????????//使用真實數據????????//如果call()沒有執行完成依然會等待????????System.out.println("數據="?+ futureTask.get());????}}

?

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參考文獻
葛一鳴，Java程序性能優化．清華大學出版社．

轉自 http://www.2cto.com/kf/201411/351903.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java多线程编程中Future模式的详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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