java.util.concurrent.Future 類基礎(chǔ)
我通過《回到Future》這個工作主題開始寫一系列的關(guān)于探討編程語言的Futrure概念的文章。Futrues是非常重要的抽象，甚至隨著異步，事件驅(qū)動，并行和擴(kuò)展系統(tǒng)的發(fā)展顯得更加重要。在第一篇文章中，我們會討論最基本的java.util.concurrent.Future 接口。 接下來我們會跳到其他的框架，庫，甚至是語言。 Future是有限制的，但是有必要去理解future的部分。
在一個單線程應(yīng)用中，當(dāng)你調(diào)用一個方法只有計算結(jié)束才會返回結(jié)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(jié)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(jié)果(共享內(nèi)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 computation
- final String contents = contentsFuture.get();
我們馬上會實現(xiàn) startDownloading(), startDownloading（）不會被阻塞，而是等待外部的站點回應(yīng)，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。 這個對象是一個promise那么將來字符串類型就是可用的,雖然我們不知道什么時候，但是會保留這個引用直到它返有結(jié)果返回，你就可以通過Future.get()來獲取它。 換句話說，F(xiàn)uture是一個代理或者一個對象的包裝，不是真實的目標(biāo)對象。一旦異步計算完成，你就可以提取它。 那么Future提供了什么樣的接口呢？
Future.get()是最重要的方法。它阻塞和等待直到承諾的結(jié)果是可用狀態(tài)， 因此如果我們確實需要這個字符串，就調(diào)用get() 方法然后等待。 還有一個接受超時參數(shù)的重載版本，如果哪里出現(xiàn)問題你就不用一直等待下去，超過設(shè)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。想象一個情景，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();
最后Future.get()調(diào)用的內(nèi)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，就不會忙于每秒百萬次的交替等待和調(diào)用isDone()。
取消futrues是最后一個我們還沒有覆蓋到的。想象你啟動了異步的工作并且你只能等待一些時間， 如果2秒鐘后，我們放棄，或者把錯誤傳遞出去，或者采用臨時方案解決它。然而，你是一個好市民，你應(yīng)該告訴這個future對象：我不需要你了，你別管了。 那么你可以通過停止過時的任務(wù)，來節(jié)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(shù)，對嗎？取消可以通過兩種方式來實現(xiàn)：在任務(wù)啟動前通過傳遞false參數(shù)來取消，前提是當(dāng)Future表達(dá)的結(jié)果計算開始之前。一旦Callable.call()已經(jīng)運行到一半，那么我們想讓它結(jié)束，如果我們傳遞true，那么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(xiàn)象那些拋出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并且有人決定取消你的調(diào)用，他們會毫無疑問的拋出InterruptionException，并發(fā)出有人要打斷當(dāng)前運行的任務(wù)。
因此我們現(xiàn)在明白了Future是什么--- 一個占位符，你可以在未來得到目標(biāo)對象。就像對于一輛車,還沒有制造出來的鑰匙。但是你怎樣才能在應(yīng)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(diào)用的<String>，并submit()到線程池,這個線程池包含10個線程。 提交后返回Future<String>的實現(xiàn)，就像以某種方式鏈接到你的任務(wù)和線程池。明顯的你的任務(wù)不會被立即執(zhí)行，相反它被放到一個隊列中，稍后會被線程拉出來， 現(xiàn)在需要搞清楚cancel()的兩個特別的意義是什么——你可以取消在隊列中停留的任務(wù)，也可以取消早已運行的任務(wù)，但這是一件比較復(fù)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的注解：
- @Async
- public 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(jié)果到AsyncResult來實現(xiàn)Future，但是這個方法本身不會與線程池交互或者異步處理。稍后 Spring會代理所有的調(diào)用來startDownloading()并在線程池中執(zhí)行。 在EJB中，相同的特性通過加@Asynchronousannotation 來完成。
我們學(xué)到了許多java.util.concurrent.Future的知識。 現(xiàn)在我們不得不承認(rèn)，接口非常有限，特別是在和其它語言作對比的時候。稍后介紹更多。
你是否不熟悉java 7 中的 try-with-resources Future 模式？那現(xiàn)在最好是遷移到j(luò)ava7上。java 6 在未來2周后將不再維護(hù)更新。
原文鏈接：http://www.oschina.net/translate/java-util-concurrent-future-basics
