詳解Java中異步轉(zhuǎn)同步的六種方法
一、問題
應(yīng)用場景
應(yīng)用中通過框架發(fā)送異步命令時，不能立刻返回命令的執(zhí)行結(jié)果，而是異步返回命令的執(zhí)行結(jié)果。
那么，問題來了，針對應(yīng)用中這種異步調(diào)用，能不能像同步調(diào)用一樣立刻獲取到命令的執(zhí)行結(jié)果，如何實現(xiàn)異步轉(zhuǎn)同步？
二、分析
首先，解釋下同步和異步
- 同步，就是發(fā)出一個調(diào)用時，在沒有得到結(jié)果之前，該調(diào)用就不返回或繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作。
- 異步，當(dāng)一個異步過程調(diào)用發(fā)出后，調(diào)用者在沒有得到結(jié)果之前，就可以繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作。當(dāng)這個調(diào)用完成后，一般通過狀態(tài)、通知和回調(diào)來通知調(diào)用者。
對于異步調(diào)用，調(diào)用的返回并不受調(diào)用者控制。
異步轉(zhuǎn)同步主要實現(xiàn)思路：所有實現(xiàn)原理類似，是在發(fā)出調(diào)用的線程中進行阻塞等待結(jié)果，調(diào)用完成后通過回調(diào)、設(shè)置共享狀態(tài)或通知進行阻塞狀態(tài)的解除，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作。
三、實現(xiàn)方法
通常，實現(xiàn)中，不會無限的等待，一般會設(shè)定一個超時時間，具體超時時間根據(jù)具體場景確定。
下面以回調(diào)的方式介紹幾種常用實現(xiàn)異步轉(zhuǎn)同步的方法：
1.輪詢與休眠重試機制
采用輪詢與休眠重試機制，線程將反復(fù)在休眠和測試狀態(tài)條件中之間切換，直到超時或者狀態(tài)條件滿足繼續(xù)向下執(zhí)行。這種方式，超時時間控制不準(zhǔn)確，sleep時間需要在響應(yīng)性和CPU使用率之間進行權(quán)衡。
private static long MILLIS_OF_WAIT_TIME = 300000L;// 等待時間 5分鐘
private final Object lock = new Object();
//3.結(jié)果返回后進行回調(diào)，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
synchronized(lock){
//設(shè)置狀態(tài)條件
}
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
// 1.異步調(diào)用
// 2.阻塞等待異步響應(yīng)
long future = System.currentTimeMillis() + MILLIS_OF_WAIT_TIME;
long remaining = MILLIS_OF_WAIT_TIME;//剩余等待時間
while(remaining > 0){
synchronized(lock){
if(狀態(tài)條件未滿足){
remaining = future - System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(時間具體場景確定)；
}
}
````}
//4.超時或結(jié)果正確返回，對結(jié)果進行處理
return result;
}
2.wait/notify
任意一個Java對象，都擁有一組監(jiān)視器方法（wait、notify、notifyAll等方法），這些方法和synchronized同步關(guān)鍵字配合，可以實現(xiàn)等待/通知模式。但是使用wait/notify，使線程的阻塞/喚醒對線程本身來說是被動的，要準(zhǔn)確的控制哪個線程是很困難的，所以是要么隨機喚醒等待在條件隊列上一個線程（notify），要么喚醒所有的（notifyAll，但是很低效）。當(dāng)多個線程基于不同條件在同一條件隊列上等待時，如果使用notify而不是notifyAll，很容易導(dǎo)致信號丟失的問題，所以必須謹(jǐn)慎使用wait/notify方法。
private static long MILLIS_OF_WAIT_TIME = 300000L;// 等待時間 5分鐘
private final Object lock = new Object();
//3.結(jié)果返回后進行回調(diào)，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
synchronized(lock){
lock.notifyAll();
}
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
// 1.異步調(diào)用
// 2.阻塞等待異步響應(yīng)
long future = System.currentTimeMillis() + MILLIS_OF_WAIT_TIME;
long remaining = MILLIS_OF_WAIT_TIME;//剩余等待時間
synchronized(lock){
while(條件未滿足 && remaining > 0){ //被通知后要檢查條件
lock.wait(remaining);
remaining = future - System.currentTimeMillis();
}
````}
//4.超時或結(jié)果正確返回，對結(jié)果進行處理
return result;
}
3.Lock Condition
使用Lock的Condition隊列的實現(xiàn)方式和wait/notify方式類似,但是Lock支持多個Condition隊列，并且支持等待狀態(tài)中響應(yīng)中斷。
private static long SECONDS_OF_WAIT_TIME = 300L;// 等待時間 5分鐘
private final Lock lock = new ReentrantLock();
private final Condition condition = lock.newCondition();
//3.結(jié)果返回后進行回調(diào)，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
lock.lock();//這是前提
try {
condition.signal();
}finally {
lock.unlock();
}
}
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
// 1.異步調(diào)用
// 2.阻塞等待異步響應(yīng)
lock.lock();//這是前提
try {
condition.await();
} catch (InterruptedException e) {
//TODO
}finally {
lock.unlock();
}
//4.超時或結(jié)果正確返回，對結(jié)果進行處理
return result;
}
4.CountDownLatch
使用CountDownLatch可以實現(xiàn)異步轉(zhuǎn)同步，它好比計數(shù)器，在創(chuàng)建實例CountDownLatch對象的時候傳入數(shù)字，每使用一次 countDown() 方法計數(shù)減1，當(dāng)數(shù)字減到0時， await()方法后的代碼將可以執(zhí)行，未到0之前將一直阻塞等待。
private static long SECONDS_OF_WAIT_TIME = 300L;// 等待時間 5分鐘
private final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
//3.結(jié)果返回后進行回調(diào)，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
countDownLatch.countDown();
}
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
// 1.異步調(diào)用
// 2.阻塞等待異步響應(yīng)
try {
countDownLatch.await(SECONDS_OF_WAIT_TIME, TimeUnit.SECONDS);
} catch (InterruptedException e) {
//TODO
}
//4.超時或結(jié)果正確返回，對結(jié)果進行處理
return result;
}
5.CyclicBarrier
讓一組線程達到一個屏障（也可以叫同步點）時被阻塞，直到等待最后一個線程到達屏障時，屏障才開門，所有被屏障攔截的線程才會繼續(xù)執(zhí)行。
每個線程通過調(diào)用await方法告訴CyclicBarrier我已經(jīng)到達了屏障，然后當(dāng)前的的線程被阻塞。
private static long SECONDS_OF_WAIT_TIME = 300L;// 等待時間 5分鐘
private final CountDownLatch cyclicBarrier= new CyclicBarrier(2);//設(shè)置屏障攔截的線程數(shù)為2
//3.結(jié)果返回后進行回調(diào)，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
//我也到達屏障了，可以開門了
cyclicBarrier.await();
}
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
// 1.異步調(diào)用
// 2.阻塞等待異步響應(yīng)
try {
//我到達屏障了，還沒開門，要等一等
cyclicBarrier.await(SECONDS_OF_WAIT_TIME, TimeUnit.SECONDS);
} catch (InterruptedException e) {
//TODO
}
//4.超時或結(jié)果正確返回，對結(jié)果進行處理
return result;
}
CountDownLatch和CyclicBarrier實現(xiàn)類似，區(qū)別是CountDownLatch的計數(shù)器只能使用一次，而CyclicBarrier的計數(shù)器可以使用reset重置，
所以CyclicBarrier能處理更為復(fù)雜的業(yè)務(wù)場景。在異步轉(zhuǎn)同步中，計數(shù)器不會重用，所以使用CountDownLatch實現(xiàn)更適合。
6.LockSupport
LockSupport定義了一組公共靜態(tài)方法，提供了最基本的線程阻塞和喚醒的方法。
private static long NANOS_OF_WAIT_TIME = 300000000L;// 等待時間 5分鐘
private final LockSupport lockSupport = new LockSupport();
//3.結(jié)果返回后進行回調(diào)，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
lockSupport.unpark();
}
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
// 1.異步調(diào)用
// 2.阻塞等待異步響應(yīng)
try {
lockSupport.parkNanos(NANOS_OF_WAIT_TIME);
} catch (InterruptedException e) {
//TODO
}
//4.超時或結(jié)果正確返回，對結(jié)果進行處理
return result;
}到此這篇關(guān)于詳解Java中異步轉(zhuǎn)同步的六種方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java異步轉(zhuǎn)同步內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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