并发编程Promise, Future和Callback

在并发编程中，我们通常会用到一组非阻塞的模型：Promise，Future(同步的)和Callback(回调，异步的，回调有很多好处，比如不占用cpu，没有线程中断之类的破事)。其中的Future表示一个可能还没有实际完成的异步任务的结果，针对这个结果可以添加Callback以便在任务执行成功或失败后做出对应的操作，而Promise交由任务执行者，任务执行者通过Promise可以标记任务完成或者失败。 可以说这一套模型是很多异步非阻塞架构的基础。Future和Callback区别是future的返回结果是在当前线程中获取的，而Callback会新建一个线程，用来处理返回结果。

这一套经典的模型在Scala、C#中得到了原生的支持，但JDK中暂时还只有无Callback的Future出现，当然也并非在JAVA界就没有发展了，比如Guava就提供了ListenableFuture接口，而Netty 4+更是提供了完整的 Promise、Future和Listener机制，在Netty的官方文档 Using as a generic library 中也介绍了将Netty作为一个lib包依赖，并且使用Listenable futures的示例。在实际的项目使用中，发现Netty的EventLoop机制不一定适用其他场景，因此想去除对EventLoop的依赖，实现一个简化版本。

参考Scala和Netty的代码重新定义了接口和实现，先介绍下和Netty版本的区别:

1. 去除了对EventLoop的依赖，Callback的执行策略不同：任务未完成时添加的Callback，会在结束任务的线程执行；任务完成后添加的Callback会在添加Callback线程立即执行
2. 一个Callback执行后会立即被清理
3. Callback可以根据任务结果添加，支持添加以下三种Callback: onComplete, onSuccess, onFailure, 不需要和Netty的FutureListener 一样大部分场景下都需要检查future.isSuccess 等
4. 支持Callback的组合，Callback包含一些函数式的方法，比如compose和andThen可以用来组合
5. 使用 CountdownLatch替换掉了Netty的wait/notify实现
6. 去掉Netty Future一些不常使用的方法，同时补充一些模型间关联的方法，比如Promise.getFuture

然后再介绍几个使用这个commons-future的示例:

1. 异步执行任务，获得Future后添加Callback

   final TaskPromise promise = new DefaultTaskPromise();
   final TaskFuture future = promise.getFuture();
   final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
   future.onComplete(new TaskCallback() { // 添加结束 Callback
       @Override
       public TaskFuture apply(TaskFuture f) {
           latch.countDown();
           return f;
       }
   });
   new Thread(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
           promise.setSuccess(null);
       }
   }).start();
   latch.await();

2. 异步执行任务，获得Future后添加成功结束的Callback

   final TaskPromise promise = new DefaultTaskPromise();
   final TaskFuture future = promise.getFuture();
   final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
   future.onSuccess(new TaskCallback() { // 添加成功结束 Callback
       @Override
       public TaskFuture apply(TaskFuture f) {
           latch.countDown();
           return f;
       }
   });
   new Thread(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
           promise.setSuccess(null);
       }
   }).start();
   latch.await();

3. 异步执行任务，获得Future后，添加失败结束的组合Callback

   final TaskPromise promise = new DefaultTaskPromise();
   final TaskFuture future = promise.getFuture();
   final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
   future.onFailure(new TaskCallback() {
       @Override
       public TaskFuture apply(TaskFuture f) {
           latch.countDown();
           return f;
       }
   }.andThen(new TaskCallback() {
       @Override
       public TaskFuture apply(TaskFuture f2) {
           latch.countDown();
           return f2;
       }
   }));
   new Thread(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
           promise.setFailure(new IllegalStateException("cm"));
       }
   }).start();
   latch.await();

4. 异步执行任务，获得Future后阻塞等待任务完成

   final TaskPromise promise = new DefaultTaskPromise();
   final TaskFuture future = promise.getFuture();
   new Thread(new Runnable() {
       @Override
       public void run() {
           try {
               TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
           } catch (InterruptedException e) {
           }
           promise.setFailure(new IllegalStateException("cm"));
       }
   }).start();
   future.await();

代码仓库: https://bitbucket.org/qiyi/commons-future

源文链接: http://isouth.org/archives/354.html

参考:

• http://docs.scala-lang.org/sips/completed/futures-promises.html
• http://scala-lang.org/
• https://github.com/netty/netty
• http://docs.oracle.com/javase/6/docs/api/java/util/concurrent/CountDownLatch.html
• http://biasedbit.com/countdownlatch-vs-wait-notify/

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