这篇文章主要介绍了Java语言中怎么使用Future类，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。

在高性能编程中，并发编程已经成为了极为重要的一部分。在单核CPU性能已经趋于极限时，我们只能通过多核来进一步提升系统的性能，因此就催生了并发编程。

由于并发编程比串行编程更困难，也更容易出错，因此，我们就更需要借鉴一些前人优秀的，成熟的设计模式，使得我们的设计更加健壮，更加完美。

而Future模式，正是其中使用最为广泛，也是极为重要的一种设计模式。

为了更快的了解Future模式，我们先来看一个生活中的例子。

午饭时间到了，同学们要去吃饭了，小王下楼，走了20分钟，来到了肯德基，点餐，排队，吃饭一共花了20分钟，又花了20分钟走回公司继续工作，合计1小时。

午饭时间到了，同学们要去吃饭了，小王点了个肯德基外卖，很快，它就拿到了一个订单（虽然订单不能当饭吃，但是有了订单，还怕吃不上饭嘛）。接着小王可以继续干活，30分钟后，外卖到了，接着小王花了10分钟吃饭，接着又可以继续工作了，成功的卷到了隔壁的小汪。

很明显，在这2个场景中，小王的工作时间更加紧凑，特别是那些排队的时间都可以让外卖员去干，因此可以更加专注于自己的本职工作。聪明的你应该也已经体会到了，场景1就是典型的函数同步调用，而场景2是典型的异步调用。

而场景2的异步调用，还有一个特点，就是它拥有一个返回值，这个返回值就是我们的订单。这个订单很重要，凭借着这个订单，我们才能够取得当前这个调用所对应的结果。

这里的订单就如同Future模式中的Future，这是一个合约，一份承诺。虽然订单不能吃，但是手握订单，不怕没吃的，虽然Future不是我们想要的结果，但是拿着Future就能在将来得到我们想要的结果。

因此，Future模式很好的解决了那些需要返回值的异步调用。

一个典型的Future模式由以下几个部分组成：

Main：系统启动，调用Client发出请求

Client：返回Data对象，立即返回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，好比一个订单

RealData：真实数据，其构造是比较慢的，好比上面例子中的肯德基午餐。

它们之间的相互关系如下图：

其中，值得注意是Data，RealData和FutureData。这是一组典型的代理模式，Data接口表示对外数据，RealData表示真实的数据，就好比午餐，获得它的成本比较高，需要很多时间；相对的FutureData作为RealData的代理，类似于一个订单/契约，通过FutureData，可以在将来获得RealData。

因此，Future模式本质上是代理模式的一种实际应用。

根据上面的设计，让我们来实现一个简单的代理模式吧！

首先是Data接口，代表数据：

publicinterfaceData{publicStringgetResult();}

接着是FutureData，也是整个Future模式的核心：

publicclassFutureDataimplementsData{//内部需要维护RealDataprotectedRealDatarealdata=null;protectedbooleanisReady=false;publicsynchronizedvoidsetRealData(RealDatarealdata){if(isReady){return;}this.realdata=realdata;isReady=true;//RealData已经被注入，通知getResult()notifyAll();}//会等待RealData构造完成publicsynchronizedStringgetResult(){while(!isReady){try{//一直等待，直到RealData被注入wait();}catch(InterruptedExceptione){}}//真正需要的数据从RealData获取returnrealdata.result;}}

下面是RealData：

publicclassRealDataimplementsData{protectedfinalStringresult;publicRealData(Stringpara){StringBuffersb=newStringBuffer();//假设这里很慢很慢，构造RealData不是一个容易的事result=sb.toString();}publicStringgetResult(){returnresult;}}

然后从Client得到Data：

publicclassClient{//这是一个异步方法，返回的Data接口是一个FuturepublicDatarequest(finalStringqueryStr){finalFutureDatafuture=newFutureData();newThread(){publicvoidrun(){//RealData的构建很慢，所以在单独的线程中进行RealDatarealdata=newRealData(queryStr);//setRealData()的时候会notify()等待在这个future上的对象future.setRealData(realdata);}}.start();//FutureData会被立即返回，不会等待RealData被构造完returnfuture;}}

最后一个Main函数，把所有一切都串起来：

publicstaticvoidmain(String[]args){Clientclient=newClient();//这里会立即返回，因为得到的是FutureData而不是RealDataDatadata=client.request("name");System.out.println("请求完毕");try{//这里可以用一个sleep代替了对其他业务逻辑的处理//在处理这些业务逻辑的过程中，RealData被创建，从而充分利用了等待时间Thread.sleep(2000);}catch(InterruptedExceptione){}//使用真实的数据，如果到这里数据还没有准备好，getResult()会等待数据准备完，再返回System.out.println("数据="+data.getResult());}

这是一个最简单的Future模式的实现，虽然简单，但是已经包含了Future模式中最精髓的部分。对大家理解JDK内部的Future对象，有着非常重要的作用。

Future模式是如此常用，在JDK内部已经有了比较全面的实现和支持。下面，让我们一起看看JDK内部的Future实现：

首先，JDK内部有一个Future接口，这就是类似前面提到的订单，当然了，作为一个完整的商业化产品，这里的Future的功能更加丰富了，除了get()方法来获得真实数据以外，还提供一组辅助方法，比如：

cancel()：如果等太久，你可以直接取消这个任务

isCancelled()：任务是不是已经取消了

isDone()：任务是不是已经完成了

get()：有2个get()方法，不带参数的表示无穷等待，或者你可以只等待给定时间

下面代码演示了这个Future的使用方法：

//异步操作可以用一个线程池ExecutorServiceexecutor=Executors.newFixedThreadPool(1);//执行FutureTask，相当于上例中的client.request("name")发送请求//在这里开启线程进行RealData的call()执行Future<String>future=executor.submit(newRealData("name"));System.out.println("请求完毕，数据准备中");try{//这里依然可以做额外的数据操作，这里使用sleep代替其他业务逻辑的处理Thread.sleep(2000);}catch(InterruptedExceptione){}//如果此时call()方法没有执行完成，则依然会等待System.out.println("数据="+future.get());

整个使用过程非常简单，下面我们来分析一下executor.submit()里面究竟发生了什么：

public<T>Future<T>submit(Callable<T>task){if(task==null)thrownewNullPointerException();//根据Callable对象，创建一个RunnableFuture，这里其实就是FutureTaskRunnableFuture<T>ftask=newTaskFor(task);//将ftask推送到线程池//在新线程中执行的，就是run()方法，在下面的代码中有给出execute(ftask);//返回这个Future，将来通过这个Future就可以得到执行的结果returnftask;}protected<T>RunnableFuture<T>newTaskFor(Callable<T>callable){returnnewFutureTask<T>(callable);}

最关键的部分在下面，FutureTask作为一个线程单独执行时，会将结果保存到outcome中，并设置任务的状态,下面是FutureTask的run()方法：

从FutureTask中获得结果的实现如下：

publicVget()throwsInterruptedException,ExecutionException{ints=state;//如果没有完成，就等待，回到用park()方法阻塞线程//同时，所有等待线程会在FutureTask的waiters字段中排队等待if(s<=COMPLETING)s=awaitDone(false,0L);returnreport(s);}privateVreport(ints)throwsExecutionException{//outcome里保存的就是最终的计算结果Objectx=outcome;if(s==NORMAL)//正常完成，就返回outcomereturn(V)x;//如果没有正常完成，比如被用户取消了，或者有异常了，就抛出异常if(s>=CANCELLED)thrownewCancellationException();thrownewExecutionException((Throwable)x);}Future模式的高阶版本—— CompletableFuture

Future模式虽然好用，但也有一个问题，那就是将任务提交给线程后，调用线程并不知道这个任务什么时候执行完，如果执行调用get()方法或者isDone()方法判断，可能会进行不必要的等待，那么系统的吞吐量很难提高。

为了解决这个问题，JDK对Future模式又进行了加强，创建了一个CompletableFuture，它可以理解为Future模式的升级版本，它最大的作用是提供了一个回调机制，可以在任务完成后，自动回调一些后续的处理，这样，整个程序可以把“结果等待”完全给移除了。

下面来看一个简单的例子：

在这个例子中，首先以getPrice()为基础创建一个异步调用，接着，使用thenAccept()方法，设置了一个后续的操作，也就是当getPrice()执行完成后的后续处理。

不难看到，CompletableFuture比一般的Future更具有实用性，因为它可以在Future执行成功后，自动回调进行下一步的操作，因此整个程序不会有任何阻塞的地方（也就是说你不用去到处等待Future的执行，而是让Future执行成功后，自动来告诉你）。

以上面的代码为例，CompletableFuture之所有会有那么神奇的功能，完全得益于AsyncSupply类（由上述代码中的supplyAsync()方法创建）。

AsyncSupply在执行时，如下所示：

publicvoidrun(){CompletableFuture<T>d;Supplier<T>f;if((d=dep)!=null&&(f=fn)!=null){dep=null;fn=null;if(d.result==null){try{//这里就是你要执行的异步方法//结果会被保存下来，放到d.result字段中d.completeValue(f.get());}catch(Throwableex){d.completeThrowable(ex);}}//执行成功了，进行后续处理，在这个后续处理中，就会调用thenAccept()中的消费者//这里就相当于Future完成后的通知d.postComplete();}}

继续看d.postComplete()，这里会调用后续一系列操作

finalvoidpostComplete(){//省略部分代码，重点在tryFire()里//在tryFire()里，真正触发了后续的调用，也就是thenAccept()中的部分f=(d=h.tryFire(NESTED))==null?this:d;}}}

感谢你能够认真阅读完这篇文章，希望小编分享的“Java语言中怎么使用Future类”这篇文章对大家有帮助，同时也希望大家多多支持亿速云，关注亿速云行业资讯频道，更多相关知识等着你来学习!