漫谈并发编程：Future模型（Java、Clojure、Scala多语言角度分析）

JerryXia 发表于 2017-11-17 07:37:37 , 阅读 (41)

0x00 前言

其实Future模型离我们并不远，如果你接触过Spark、Hadoop这些优秀的开源项目，那么在运行程序的时候关注一下他们的输出日志，一不小心你就会发现Future的身影。

在并发编程领域有很多优秀的设计模式，比如常见的Producer-Consumer模式、Pipeline模式和Future模式，这些模式都有其适用的场景，并且能够高效地解决并发问题。

这篇文章会着重分享和Future模式相关的一些知识点。

文章结构

本文的结构如下：

先解释一下什么是Future模型
Java不可避免的是最流行的语言之一，因此我们会用Java自己实现一个Future的场景。
由于Java在concurrent包已经提供了对Future的支持，因此这里我们演示一下使用concurrent包的例子。
除了Java之外，很多语言已经在语言层面上对Future模型提供了支撑，这一部分我们用不同语言来演示Future模型。

0x01 Future模型简介

什么是Future模型？我们可以这样大致理解：Future模型是将异步请求和代理模式结合的产物。

为了方便理解，我们举一个场景来说明。还是假设我们是一个电商平台，用户在我们的网站下单。

如下图，用户操作的是客户端，它会向Future服务端发送数据，服务端会从后台的数据接口获取完整的订单数据，并响应用户。我们来模拟一下用户订单的行为。

用户挑完商品开始下单，这时客户端向服务器端发送请求1。
服务端根据客户端的信息，向后台获取完整的订单数据。这里做一个说明，比如用户客户端只发送了几个商品的id和数量，我们的服务端需要从后台数据库读取商家、商品、订单、库存等各种信息，最后拼成完整的一个订单返回。
步骤2会比较耗时，因此服务端直接返回给客户端一个伪造的数据，比如一个订单id。
客户端收到订单id后，开始检查订单信息，比如检查一下商品数量是否正确。注意： 这里如果需要付款的话，就要等到最后订单数据的返回，也就是真实的数据返回。如果数据没有返回，就要一直等待，直到返回。
这时候完整的订单信息拼接完成了，返回了订单的完整数据，用户付款并完成这个订单。

0x02 自己实现一个

这一部分我们用Java代码实现一个Future模型。

代码结构

如图，代码分下面几部分：

IData接口定义了一个数据接口，FutureData和RealData都实现了这个接口。
FutureData是对RealData的包装，是dui真实数据的一个代理，封装了获取真实数据的等待过程。它们都实现了共同的接口，所以，针对客户端程序组是没有区别的。
Client类向Server发送数据的请求，Sever会先返回一个Future给Client，Client收到数据后开始执行别的操作。
等RealData的数据完成后，会将数据返回给Client。这里的返回操作是在FutureData的getResult()。
因为在FutureData中的notifyAll和wait函数，主程序会等待组装完成后再会继续主进程，也就是如果没有组装完成，main函数会一直等待。

这里只做一个简单的介绍，代码中会详细解释。

注意：

客户端在调用的方法中，单独启用一个线程来完成真实数据的组织，这对调用客户端的main函数式封闭的；。

1.代码清单 IData接口

FutureData和RealData都继承自IData接口。

/** * 数据的接口类 * Created by Dante on 2017/4/8. */public interface IData {    public String getResult();}

2.代码清单 FutureData类

FutureData是直接通过Server返回给客户端的数据类，这里可以理解FutureData是对真实数据RealData的一个封装。

/** * Created by Dante on 2017/4/8. *//* * 实现了一个快速返回RealData 的包装，但并非真实的返回结果。 */public class FutureData  implements IData {    protected RealData realData=null; //FutureData是RealData的一个包装    protected boolean isReady=false;    public synchronized void setRealData(RealData realData)    {        if(isReady)        {            return;        }        this.realData=realData;        isReady=true;        notifyAll(); //当调用Future包装类的set方法时，线程RealData被唤醒，同个getResult()方法    }    @Override    public synchronized String getResult() { //会等待RealData构造完成        while(!isReady)        {            try{                wait(); //一直等待，直到RealData被注入            }catch (Exception e)            {}        }        return realData.result; //RealData的真实实现    }

[ 技术文章推荐 ]