Java多線程編程中，常用的多線程設計模式包括：Future模式、Master-Worker模式、Guarded Suspeionsion模式、不變模式和生產者-消費者模式等。這篇文章主要講述Future模式，關於其他多線程設計模式的地址如下：
關於其他多線程設計模式的地址如下：
關於Master-Worker模式的詳解： Java多線程編程中Master-Worker模式的詳解
關於Guarded Suspeionsion模式的詳解： Java多線程編程中Guarded Suspeionsion模式的詳解
關於不變模式的詳解： Java多線程編程中不變模式的詳解
關於生產者-消費者模式的詳解：生產者-消費者模式Java詳解
1. Future模式核心思想
Future模式的核心在於：去除了主函數的等待時間，並使得原本需要等待的時間段可以用於處理其他業務邏輯（根據《Java程序性能優化》）。
Future模式有點類似於商品訂單。在網上購物時，提交訂單后，在收貨的這段時間里無需一直在家里等候，可以先干別的事情。類推到程序設計中時， 當提交請求時，期望得到答復時，如果這個答復可能很慢。傳統的時一直等待到這個答復收到時再去做別的事情，但如果利用Future設計模式就無需等待答復 的到來，在等待答復的過程中可以干其他事情。
例如如下的請求調用過程時序圖。當call請求發出時，需要很長的時間才能返回。左邊的圖需要一直等待，等返回數據后才能繼續其他操作；而右邊的 Future模式的圖中客戶端則無需等到可以做其他的事情。服務器段接收到請求后立即返回結果給客戶端，這個結果並不是真實的結果（是虛擬的結果），也就 是先獲得一個假數據，然后執行其他操作。
2. Future模式Java實現
Client的實現
Client主要完成的功能包括：1. 返回一個FutureData；2.開啟一個線程用於構造RealData。
public class Client {
public Data request(final String string) {
final FutureData futureData = new FutureData();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
//RealData的構建很慢，所以放在單獨的線程中運行
RealData realData = new RealData(string);
futureData.setRealData(realData);
}
}).start();
return futureData; //先直接返回FutureData
}
}
Data的實現
無論是FutureData還是RealData都實現該接口。
public interface Data {
String getResult() throws InterruptedException;
}
FutureData的實現
FutureData是Future模式的關鍵，它實際上是真實數據RealData的代理，封裝了獲取RealData的等待過程。
//FutureData是Future模式的關鍵，它實際上是真實數據RealData的代理，封裝了獲取RealData的等待過程
public class FutureData implements Data {
RealData realData = null; //FutureData是RealData的封裝
boolean isReady = false; //是否已經准備好
public synchronized void setRealData(RealData realData) {
if(isReady)
return;
this.realData = realData;
isReady = true;
notifyAll(); //RealData已經被注入到FutureData中了，通知getResult()方法
}
@Override
public synchronized String getResult() throws InterruptedException {
if(!isReady) {
wait(); //一直等到RealData注入到FutureData中
}
return realData.getResult();
}
}
RealData的實現
RealData是最終需要使用的數據，它的構造函數很慢。
public class RealData implements Data {
protected String data;
public RealData(String data) {
//利用sleep方法來表示RealData構造過程是非常緩慢的
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.data = data;
}
@Override
public String getResult() {
return data;
}
}
測試運行
主函數主要負責調用Client發起請求，並使用返回的數據。
public class Application {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Client client = new Client();
//這里會立即返回，因為獲取的是FutureData，而非RealData
Data data = client.request("name");
//這里可以用一個sleep代替對其他業務邏輯的處理
//在處理這些業務邏輯過程中，RealData也正在創建，從而充分了利用等待時間
Thread.sleep(2000);
//使用真實數據
System.out.println("數據="+data.getResult());
}
}
3. Future模式的JDK內置實現
由於Future是非常常用的多線程設計模式，因此在JDK中內置了Future模式的實現。這些類在java.util.concurrent包 里面。其中最為重要的是FutureTask類，它實現了Runnable接口，作為單獨的線程運行。在其run()方法中，通過Sync內部類調用 Callable接口，並維護Callable接口的返回對象。當使用FutureTask.get()方法時，將返回Callable接口的返回對象。 同樣，針對上述的實例，如果使用JDK自帶的實現，則需要作如下調整。
首先，Data接口和FutureData就不需要了，JDK幫我們實現了。
其次，RealData改為這樣：
import java.util.concurrent.Callable;
public class RealData implements Callable {
protected String data;
public RealData(String data) {
this.data = data;
}
@Override
public String call() throws Exception {
//利用sleep方法來表示真是業務是非常緩慢的
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return data;
}
}
最后，在測試運行時，這樣調用：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.FutureTask;
public class Application {
public static void main(String[] args) throws Exception {
FutureTask futureTask =
new FutureTask(new RealData("name"));
ExecutorService executor =
Executors.newFixedThreadPool(1); //使用線程池
//執行FutureTask，相當於上例中的client.request("name")發送請求
executor.submit(futureTask);
//這里可以用一個sleep代替對其他業務邏輯的處理
//在處理這些業務邏輯過程中，RealData也正在創建，從而充分了利用等待時間
Thread.sleep(2000);
//使用真實數據
//如果call()沒有執行完成依然會等待
System.out.println("數據=" + futureTask.get());
}
}
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參考文獻
葛一鳴，Java程序性能優化．清華大學出版社．
轉自 http://www.2cto.com/kf/201411/351903.html