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詳解Java中異步轉(zhuǎn)同步的六種方法

更新時(shí)間：2022年06月14日 15:04:29 作者：你呀不牛

針對(duì)應(yīng)用中異步調(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(shí)現(xiàn)異步轉(zhuǎn)同步？不要擔(dān)心，本文就來為大家詳細(xì)講講Java中異步轉(zhuǎn)同步的六種方法，感興趣的可以了解一下

一、問題

應(yīng)用場(chǎng)景

應(yīng)用中通過框架發(fā)送異步命令時(shí)，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(duì)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(shí)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(gè)調(diào)用時(shí)，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(gè)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(gè)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(duì)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(shí)現(xiàn)思路：所有實(shí)現(xiàn)原理類似，是在發(fā)出調(diào)用的線程中進(jìn)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(jìn)行阻塞狀態(tài)的解除，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作。

三、實(shí)現(xiàn)方法

通常，實(shí)現(xiàn)中，不會(huì)無限的等待，一般會(huì)設(shè)定一個(gè)超時(shí)時(shí)間，具體超時(shí)時(shí)間根據(jù)具體場(chǎng)景確定。

下面以回調(diào)的方式介紹幾種常用實(shí)現(xiàn)異步轉(zhuǎn)同步的方法：

1.輪詢與休眠重試機(jī)制

采用輪詢與休眠重試機(jī)制，線程將反復(fù)在休眠和測(cè)試狀態(tài)條件中之間切換，直到超時(shí)或者狀態(tài)條件滿足繼續(xù)向下執(zhí)行。這種方式，超時(shí)時(shí)間控制不準(zhǔn)確，sleep時(shí)間需要在響應(yīng)性和CPU使用率之間進(jìn)行權(quán)衡。

private static long MILLIS_OF_WAIT_TIME = 300000L;// 等待時(shí)間 5分鐘
private final Object lock = new Object();

//3.結(jié)果返回后進(jìn)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(shí)間
    while(remaining > 0){
        synchronized(lock){
            if(狀態(tài)條件未滿足){
                remaining = future - System.currentTimeMillis();
                Thread.sleep(時(shí)間具體場(chǎng)景確定)；
            }
        }  
````}
 
//4.超時(shí)或結(jié)果正確返回，對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理
     
    return result;
}

2.wait/notify

任意一個(gè)Java對(duì)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(shí)現(xiàn)等待/通知模式。但是使用wait/notify，使線程的阻塞/喚醒對(duì)線程本身來說是被動(dòng)的，要準(zhǔn)確的控制哪個(gè)線程是很困難的，所以是要么隨機(jī)喚醒等待在條件隊(duì)列上一個(gè)線程（notify），要么喚醒所有的（notifyAll，但是很低效）。當(dāng)多個(gè)線程基于不同條件在同一條件隊(duì)列上等待時(shí)，如果使用notify而不是notifyAll，很容易導(dǎo)致信號(hào)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(shí)間 5分鐘
private final Object lock = new Object();

//3.結(jié)果返回后進(jìn)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(shí)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(shí)或結(jié)果正確返回，對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理
    return result;
}

3.Lock Condition

使用Lock的Condition隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)方式和wait/notify方式類似,但是Lock支持多個(gè)Condition隊(duì)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(shí)間 5分鐘
private final Lock lock = new ReentrantLock();
private final Condition condition = lock.newCondition();

//3.結(jié)果返回后進(jìn)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(shí)或結(jié)果正確返回，對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理
    return result;
}

4.CountDownLatch

使用CountDownLatch可以實(shí)現(xiàn)異步轉(zhuǎn)同步，它好比計(jì)數(shù)器，在創(chuàng)建實(shí)例CountDownLatch對(duì)象的時(shí)候傳入數(shù)字，每使用一次 countDown() 方法計(jì)數(shù)減1，當(dāng)數(shù)字減到0時(shí)， 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(shí)間 5分鐘
private final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

//3.結(jié)果返回后進(jìn)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(shí)或結(jié)果正確返回，對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理
    return result;
}

5.CyclicBarrier

讓一組線程達(dá)到一個(gè)屏障（也可以叫同步點(diǎn)）時(shí)被阻塞，直到等待最后一個(gè)線程到達(dá)屏障時(shí)，屏障才開門，所有被屏障攔截的線程才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行。

每個(gè)線程通過調(diào)用await方法告訴CyclicBarrier我已經(jīng)到達(dá)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(shí)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(jìn)行回調(diào)，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    //我也到達(dá)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(dá)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(shí)或結(jié)果正確返回，對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理
    return result;
}

CountDownLatch和CyclicBarrier實(shí)現(xiàn)類似，區(qū)別是CountDownLatch的計(jì)數(shù)器只能使用一次，而CyclicBarrier的計(jì)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(chǎng)景。在異步轉(zhuǎn)同步中，計(jì)數(shù)器不會(huì)重用，所以使用CountDownLatch實(shí)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(shí)間 5分鐘
private final LockSupport lockSupport = new LockSupport();

//3.結(jié)果返回后進(jìn)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(shí)或結(jié)果正確返回，對(duì)結(jié)果進(jìn)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(qǐng)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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