并发模型（一）--Future模式

多线程开发可以更好的发挥多核cpu性能，常用的多线程设计模式有：Future、Master-Worker、Guard Susperionsion、不变、生产者-消费者模式；jdk除了定义了若干并发的数据结构，也内置了多线程框架和各种线程池；锁（分为内部锁、重入锁、读写锁）、ThreadLocal、信号量等在并发控制中发挥着巨大的作用。这里重点介绍第一种并发——Future模型。

一、什么是Future模型：

该模型是将异步请求和代理模式联合的模型产物。类似商品订单模型。见下图：
在这里插入图片描述
客户端发送一个长时间的请求，服务端不需等待该数据处理完成便立即返回一个伪造的代理数据（相当于商品订单，不是商品本身），用户也无需等待，先去执行其他的若干操作后，再去调用服务器已经完成组装的真实数据。该模型充分利用了等待的时间片段。

二、Future模式的核心结构：

在这里插入图片描述
Main：启动系统，调用Client发出请求；

Client：返回Data对象，理解返回FutureData，并开启ClientThread线程装配RealData；

Data：返回数据的接口；

FutureData：Future数据，构造很快，但是是一个虚拟的数据，需要装配RealData；
RealData：真实数据，构造比较慢。

三、Future模式的代码实现：

以下是Future模式的自定义实现
FutureMain.java

package com.viagra.designPattern.Future_Pattern;

public class FutureMain {

    public static void main(String[] args) {

        FutureClient client = new FutureClient();
        // 理解返回一个FutureData
        Data data = client.requestData("name");
        System.out.println("请求完毕");

        try {
            // 处理其他业务
            // 这个过程中，真是数据RealData组装完成，重复利用等待时间
            Thread.sleep(2000);
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }
        System.out.println("数据 = " + data.getResult());

    }

}

FutureClient.java

package com.viagra.designPattern.Future_Pattern;

public class FutureClient {

    public Data requestData(final String queryStr) {
        final FutureData future = new FutureData();
        // 开启一个新的线程来构造真实数据
        new Thread() {
            public void run() {
                RealData realData = new RealData(queryStr);
                future.setRealData(realData);
            }
        }.start();
        return future;

    }

}

Data.java

package com.viagra.designPattern.Future_Pattern;

public interface Data {
    public String getResult();
}

RealData.java

package com.viagra.designPattern.Future_Pattern;

public class RealData implements Data {

    protected String result;

    public RealData(String param) {
        // 构造比较慢
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            sb.append(param);
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (Exception e) {

            }
            result = sb.toString();
        }

    }

    @Override
    public String getResult() {
        return result;
    }

}

FutureData.java

package com.viagra.designPattern.Future_Pattern;

public class FutureData implements Data {

    protected RealData realData = null;
    protected boolean isReady = false;

    public synchronized void setRealData(RealData realData) {
        if (isReady) {
            return;
        }
        this.realData = realData;
        isReady = true;
        notifyAll();
    }

    @Override
    public synchronized String getResult() {

        while (!isReady) {
            try {
                wait();
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
            }
        }
        return realData.result;
    }

}

注意：

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；

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；

因为咋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。