5種必會的Java異步調用轉同步的方法你會幾種
Sunny先來說一下對異步和同步的理解：
- 同步調用：調用方在調用過程中，持續(xù)等待返回結果。
- 異步調用：調用方在調用過程中，不直接等待返回結果，而是執(zhí)行其他任務，結果返回形式通常為回調函數。
其實，兩者的區(qū)別還是很明顯的，這里也不再細說，我們主要來說一下Java如何將異步調用轉為同步。換句話說，就是需要在異步調用過程中，持續(xù)阻塞至獲得調用結果。
不賣關子，先列出五種方法，然后一一舉例說明：
- 使用wait和notify方法
- 使用條件鎖
- Future
- 使用CountDownLatch
- 使用CyclicBarrier
0.構造一個異步調用
首先，寫demo需要先寫基礎設施，這里的話主要是需要構造一個異步調用模型。異步調用類:
public class AsyncCall {
private Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
private ExecutorService tp = Executors.newSingleThreadExecutor();
//demo1,2,4,5調用方法
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調用方法
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();
}
}
我們主要關心call方法，這個方法接收了一個demo參數，并且開啟了一個線程，在線程中執(zhí)行具體的任務，并利用demo的callback方法進行回調函數的調用。大家注意到了這里的返回結果就是一個[0,10)的長整型，并且結果是幾，就讓線程sleep多久——這主要是為了更好地觀察實驗結果，模擬異步調用過程中的處理時間。
至于futureCall和shutdown方法，以及線程池tp都是為了demo3利用Future來實現做準備的。
demo的基類:
public abstract class BaseDemo {
protected AsyncCall asyncCall = new AsyncCall();
public abstract void callback(long response);
public void call(){
System.out.println("發(fā)起調用");
asyncCall.call(this);
System.out.println("調用返回");
}
}
BaseDemo非常簡單，里面包含一個異步調用類的實例，另外有一個call方法用于發(fā)起異步調用，當然還有一個抽象方法callback需要每個demo去實現的——主要在回調中進行相應的處理來達到異步調用轉同步的目的。
1. 使用wait和notify方法
這個方法其實是利用了鎖機制，直接貼代碼：
public class Demo1 extends BaseDemo{
private final Object lock = new Object();
@Override
public void callback(long response) {
System.out.println("得到結果");
System.out.println(response);
System.out.println("調用結束");
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("主線程內容");
}
}
可以看到在發(fā)起調用后，主線程利用wait進行阻塞，等待回調中調用notify或者notifyAll方法來進行喚醒。注意，和大家認知的一樣，這里wait和notify都是需要先獲得對象的鎖的。在主線程中最后我們打印了一個內容，這也是用來驗證實驗結果的，如果沒有wait和notify，主線程內容會緊隨調用內容立刻打?。欢裎覀兩厦娴拇a，主線程內容會一直等待回調函數調用結束才會進行打印。
沒有使用同步操作的情況下，打印結果：
發(fā)起調用
調用返回
主線程內容
得到結果
1
調用結束
而使用了同步操作后：
發(fā)起調用
調用返回
得到結果
9
調用結束
主線程內容
2. 使用條件鎖
和方法一的原理類似：
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("得到結果");
System.out.println(response);
System.out.println("調用結束");
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("主線程內容");
}
}
基本上和方法一沒什么區(qū)別，只是這里使用了條件鎖，兩者的鎖機制有所不同。
3. Future
使用Future的方法和之前不太一樣，我們調用的異步方法也不一樣。
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("發(fā)起調用");
Future<Long> future = demo3.call();
System.out.println("返回結果");
while (!future.isDone() && !future.isCancelled());
try {
System.out.println(future.get());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("主線程內容");
}
}
我們調用futureCall方法，方法中會想線程池tp提交一個Callable，然后返回一個Future，這個Future就是我們demo3中call中得到的，得到future對象之后就可以關閉線程池啦，調用asyncCall的shutdown方法。關于關閉線程池這里有一點需要注意，我們回過頭來看看asyncCall的shutdown方法：
public void shutdown(){
tp.shutdown();
}
發(fā)現只是簡單調用了線程池的shutdown方法，然后我們說注意的點，這里最好不要用tp的shutdownNow方法，該方法會試圖去中斷線程中中正在執(zhí)行的任務；也就是說，如果使用該方法，有可能我們的future所對應的任務將被中斷，無法得到執(zhí)行結果。
然后我們關注主線程中的內容，主線程的阻塞由我們自己來實現，通過future的isDone和isCancelled來判斷執(zhí)行狀態(tài)，一直到執(zhí)行完成或被取消。隨后，我們打印get到的結果。
4. 使用CountDownLatch
使用CountDownLatch或許是日常編程中最常見的一種了，也感覺是相對優(yōu)雅的一種：
public class Demo4 extends BaseDemo{
private final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
@Override
public void callback(long response) {
System.out.println("得到結果");
System.out.println(response);
System.out.println("調用結束");
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("主線程內容");
}
}
正如大家平時使用的那樣，此處在主線程中利用CountDownLatch的await方法進行阻塞，在回調中利用countDown方法來使得其他線程await的部分得以繼續(xù)運行。
當然，這里和demo1和demo2中都一樣，主線程中阻塞的部分，都可以設置一個超時時間，超時后可以不再阻塞。
5. 使用CyclicBarrier
CyclicBarrier的情況和CountDownLatch有些類似：
public class Demo5 extends BaseDemo{
private CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);
@Override
public void callback(long response) {
System.out.println("得到結果");
System.out.println(response);
System.out.println("調用結束");
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("主線程內容");
}
}
大家注意一下，CyclicBarrier和CountDownLatch僅僅只是類似，兩者還是有一定區(qū)別的。比如，一個可以理解為做加法，等到加到這個數字后一起運行；一個則是減法，減到0繼續(xù)運行。一個是可以重復計數的；另一個不可以等等等等。
另外，使用CyclicBarrier的時候要注意兩點。第一點，初始化的時候，參數數字要設為2，因為異步調用這里是一個線程，而主線程是一個線程，兩個線程都await的時候才能繼續(xù)執(zhí)行，這也是和CountDownLatch區(qū)別的部分。第二點，也是關于初始化參數的數值的，和這里的demo無關，在平時編程的時候，需要比較小心，如果這個數值設置得很大，比線程池中的線程數都大，那么就很容易引起死鎖了。
總結
綜上，就是本次需要說的幾種方法了。事實上，所有的方法都是同一個原理，也就是在調用的線程中進行阻塞等待結果，而在回調中函數中進行阻塞狀態(tài)的解除。
源碼地址：https://gitee.com/sunnymore/asyncToSync
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