Sunny先來說一下對異步和同步的理解：
- 同步調(diào)用：調(diào)用方在調(diào)用過程中，持續(xù)等待返回結(jié)果。
- 異步調(diào)用：調(diào)用方在調(diào)用過程中，不直接等待返回結(jié)果，而是執(zhí)行其他任務，結(jié)果返回形式通常為回調(diào)函數(shù)。
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(diào)用轉(zhuǎn)為同步。換句話說，就是需要在異步調(diào)用過程中，持續(xù)阻塞至獲得調(diào)用結(jié)果。
不賣關(guān)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(gòu)造一個異步調(diào)用
首先，寫demo需要先寫基礎設施，這里的話主要是需要構(gòu)造一個異步調(diào)用模型。異步調(diào)用類:
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public class AsyncCall { private Random random = new Random(System.currentTimeMillis()); private ExecutorService tp = Executors.newSingleThreadExecutor(); //demo1,2,4,5調(diào)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(diào)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(guān)心call方法，這個方法接收了一個demo參數(shù)，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(diào)函數(shù)的調(diào)用。大家注意到了這里的返回結(jié)果就是一個[0,10)的長整型，并且結(jié)果是幾，就讓線程sleep多久——這主要是為了更好地觀察實驗結(jié)果，模擬異步調(diào)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(xiàn)做準備的。
demo的基類:
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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(diào)用"); asyncCall.call(this); System.out.println("調(diào)用返回"); }} |
BaseDemo非常簡單，里面包含一個異步調(diào)用類的實例，另外有一個call方法用于發(fā)起異步調(diào)用，當然還有一個抽象方法callback需要每個demo去實現(xiàn)的——主要在回調(diào)中進行相應的處理來達到異步調(diào)用轉(zhuǎn)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：
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public class Demo1 extends BaseDemo{ private final Object lock = new Object(); @Override public void callback(long response) { System.out.println("得到結(jié)果"); System.out.println(response); System.out.println("調(diào)用結(jié)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(nèi)容"); }} |
可以看到在發(fā)起調(diào)用后，主線程利用wait進行阻塞，等待回調(diào)中調(diào)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(nèi)容，這也是用來驗證實驗結(jié)果的，如果沒有wait和notify，主線程內(nèi)容會緊隨調(diào)用內(nèi)容立刻打印；而像我們上面的代碼，主線程內(nèi)容會一直等待回調(diào)函數(shù)調(diào)用結(jié)束才會進行打印。
沒有使用同步操作的情況下，打印結(jié)果：
發(fā)起調(diào)用
調(diào)用返回
主線程內(nèi)容
得到結(jié)果
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調(diào)用結(jié)束
而使用了同步操作后：
發(fā)起調(diào)用
調(diào)用返回
得到結(jié)果
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調(diào)用結(jié)束
主線程內(nèi)容
2. 使用條件鎖
和方法一的原理類似：
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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(jié)果"); System.out.println(response); System.out.println("調(diào)用結(jié)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(nèi)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(diào)用的異步方法也不一樣。
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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(diào)用"); Future<Long> future = demo3.call(); System.out.println("返回結(jié)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(nèi)容"); }} |
我們調(diào)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(guān)閉線程池啦，調(diào)用asyncCall的shutdown方法。關(guān)于關(guān)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：
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public void shutdown(){ tp.shutdown(); } |
發(fā)現(xiàn)只是簡單調(diào)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(jié)果。
然后我們關(guān)注主線程中的內(nèi)容，主線程的阻塞由我們自己來實現(xiàn)，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(jié)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：
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public class Demo4 extends BaseDemo{ private final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1); @Override public void callback(long response) { System.out.println("得到結(jié)果"); System.out.println(response); System.out.println("調(diào)用結(jié)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(nèi)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(diào)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：
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public class Demo5 extends BaseDemo{ private CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2); @Override public void callback(long response) { System.out.println("得到結(jié)果"); System.out.println(response); System.out.println("調(diào)用結(jié)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(nèi)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(shù)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(shù)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(shù)數(shù)字要設為2，因為異步調(diào)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(guān)于初始化參數(shù)的數(shù)值的，和這里的demo無關(guān)，在平時編程的時候，需要比較小心，如果這個數(shù)值設置得很大，比線程池中的線程數(shù)都大，那么就很容易引起死鎖了。
總結(jié)
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(diào)用的線程中進行阻塞等待結(jié)果，而在回調(diào)中函數(shù)中進行阻塞狀態(tài)的解除。
源碼地址：https://gitee.com/sunnymore/asyncToSync
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