深入浅出Future Pattern

前几天看hdfs QJM的代码，里面看到一个ListenableFuture，说实话对于Java，目前我还只是通过看代码，遇到没见过的再去查的方式，也着实是没有时间和精力再去通篇研读诸如《thinking in Java》这样的大砖块了，现在这样的方式，目前来说应该是够用了。重点还是放在系统和业务上，语言本身本不应该成为障碍。言归正传，回到ListenableFuture, 在网上看了一下相关的资料，把它的来龙去脉了解了一下，在这里记录一下。

前面提到的ListenableFuture, 是google开源的自己的Java Library Guava(http://code.google.com/p/guava-libraries/)中的一个模块，它本身是继承是Java的Future。严格来讲，Future是一种Design Pattern, 它本身跟语言是没有关系的。最新的C++11中，也加入了Future的支持，不过笔者以前写C++的时候，C++11还没正式发布，加上它本身也是比较新的，主流的编译器支持的本身也不是很好，因此只是知道它的存在，并没有去研究过它是做什么的，怎么来使用的。接下来，我会通过一些Java的Future的例子，来一步步介绍Future及其用法。

简单来讲，Future是这样一种Pattern: 它本身表示‘将来(future)’，你提交一个异步的任务，比如提交到一个threadpool，与此同时拿到一个Future对象，任务的执行是异步的，这时候你可以去做其它的事情，等到异步任务结束的时候，你可通过前面的Future对象拿到异步执行的任务的结果。下面通过一个简单的例子来直观感受一下Future：

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import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; import java.util.concurrent.FutureTask;   public class FutureTest {   public static void main(String[] args) { ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);   Future< String> future = executor.submit(new Callable< String>() { public String call() { return "Hello futue!"; } });   try { Thread.sleep(1000); System.out.println(future.get()); } catch (InterruptedException e) { future.cancel(true); } catch (ExecutionException e) { future.cancel(true); } finally { executor.shutdown(); } } }

在上面的程序中，和我注意到第20行的Thread.sleep(1000)，这里的原本的含义是在异步任务执行期间，原线程可以做任何事情，不会阻塞。这里简单用了sleep，但要表达的意思是清楚的。

看了上面的例子，细心的朋友总会有这样的疑问，Future要获取异步任务执行的结果，需要通过轮询或者阻塞等待的方式，这样的方式，总显得不太‘完美’，我们知道，比较好的方式，应该是异步执行结束后，自动通知用户异步任务结束了，你可以通过Future来获取执行结果了。这就诞生了google的ListenableFuture，用户可以向它注册一个回调函数和提供一个线程池(可选)，当异步任务执行结束后，它会自动在用户提供的线程池里调用用户注册的回调函数，通知用户异步任务执行结束了。当然，如果用户不提供线程池，它会在运行异步任务的工作线程里运行回调函数，这种情况适用于工作线程本身的任务比较轻量级的情景。下面通过几个例子，说明ListenableFuture的具体的用法：

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import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.Executors;   import com.google.common.util.concurrent.Futures; import com.google.common.util.concurrent.ListenableFuture; import com.google.common.util.concurrent.ListeningExecutorService; import com.google.common.util.concurrent.MoreExecutors;   public class ListenableFutureTest {   public static void main(String[] args) { ListeningExecutorService executor = MoreExecutors.listeningDecorator( Executors.newFixedThreadPool(1));   final ListenableFuture< String> future = executor.submit( new Callable< String>() { public String call() throws Exception { return "Hello listenable future"; } });   future.addListener(new Runnable() { public void run() { try { System.out.println(future.get()); } catch (InterruptedException e) { future.cancel(true); } catch (ExecutionException e) { future.cancel(true); } } }, Executors.newFixedThreadPool(1));   System.out.println("exit.."); } }

上面的程序中，第35行的System.out.println(“exit..”);可能会先于“Hello listenable future” print到stdout上，这也间接能说明回调函数的执行是在别的线程中的。另外，在上面的例子中，我们发现，用户需要在注册的回调函数中处理InterruptedException和ExecutionException, 显得略为麻烦。这里Guava还提供了另为一种使用方式，接口上来看，更加清晰一些，下面是这种方式的使用的一个例子:

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import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.Executors;   import com.google.common.util.concurrent.FutureCallback; import com.google.common.util.concurrent.Futures; import com.google.common.util.concurrent.ListenableFuture; import com.google.common.util.concurrent.ListeningExecutorService; import com.google.common.util.concurrent.MoreExecutors;   public class ListenableFutureTest2 {   public static void main(String[] args) { ListeningExecutorService executor = MoreExecutors.listeningDecorator( Executors.newFixedThreadPool(1));   final ListenableFuture< String> future = executor.submit( new Callable< String>() { public String call() throws Exception { return "Hello listenable future"; } });   Futures.addCallback(future, new FutureCallback< String>() { public void onSuccess(String result) { System.out.println(result); }k   public void onFailure(Throwable t) { System.out.println("error: " + t); }   }, Executors.newFixedThreadPool(1));   System.out.println("exit.."); } }

上面几个例子中，都显式的提供了用户线程池，用来执行回调函数。用户也可以不提供线程，或者可以通过 MoreExecutors.sameThreadExecutor()把当前线程传进去，用来执行回函数。

 

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