Java异步调用转同步方法实例详解

发布时间: 2020-06-25 13:26:07 来源: 互联网 栏目: Java 点击:

这篇文章主要介绍了Java异步调用转同步方法实例详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下

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我们。

本文标题: Java异步调用转同步方法实例详解
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