我通過(guò)《回到Future》這個(gè)工作主題開(kāi)始寫(xiě)一系列的關(guān)于探討編程語(yǔ)言的Futrure概念的文章。Futrues是非常重要的抽象，甚至隨著異步，事件驅(qū)動(dòng)，并行和擴(kuò)展系統(tǒng)的發(fā)展顯得更加重要。在第一篇文章中，我們會(huì)討論最基本的java.util.concurrent.Future 接口。 接下來(lái)我們會(huì)跳到其他的框架，庫(kù)，甚至是語(yǔ)言。 Future是有限制的，但是有必要去理解future的部分。

在一個(gè)單線程應(yīng)用中，當(dāng)你調(diào)用一個(gè)方法只有計(jì)算結(jié)束才會(huì)返回結(jié)果( IOUtils.toString()  comes from Apache Commons IO ):

public String downloadContents(URL url) throws IOException { 
    try(InputStream input = url.openStream()) { 
        return IOUtils.toString(input, StandardCharsets.UTF_8); 
    } 
} 
  
//... 
  
final Future<String> contents = downloadContents(new URL("http://www.example.com")); 

downloadContents() 看上去是無(wú)害的, 但是它需要任意長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成。同時(shí)，為了減少延遲，在等待結(jié)果的期間，你可能需要同時(shí)獨(dú)立的處理其它的工作。以前你可能會(huì)啟動(dòng)一個(gè)新的線程 或者等待結(jié)果(共享內(nèi)存，鎖，糟糕的 wait()/notify()對(duì)).

通過(guò) Future<T> 模式，它會(huì)變得明朗：

public static Future<String> startDownloading(URL url) { 
    //... 
} 
  
final Future<String> contentsFuture = startDownloading(new URL("http://www.example.com")); 
//other computation 
final String contents = contentsFuture.get(); 

我們馬上會(huì)實(shí)現(xiàn) startDownloading(), startDownloading（）不會(huì)被阻塞，而是等待外部的站點(diǎn)回應(yīng)，你理解這一原則是很重要的。 相反，如果它快速返回了，返回一個(gè)輕量級(jí)的Future<String> 對(duì)象。 這個(gè)對(duì)象是一個(gè)promise那么將來(lái)字符串類型就是可用的,雖然我們不知道什么時(shí)候，但是會(huì)保留這個(gè)引用直到它返有結(jié)果返回，你就可以通過(guò)Future.get()來(lái)獲取它。 換句話說(shuō)，F(xiàn)uture是一個(gè)代理或者一個(gè)對(duì)象的包裝，不是真實(shí)的目標(biāo)對(duì)象。一旦異步計(jì)算完成，你就可以提取它。 那么Future提供了什么樣的接口呢？

Future.get()是最重要的方法。它阻塞和等待直到承諾的結(jié)果是可用狀態(tài)， 因此如果我們確實(shí)需要這個(gè)字符串，就調(diào)用get() 方法然后等待。 還有一個(gè)接受超時(shí)參數(shù)的重載版本，如果哪里出現(xiàn)問(wèn)題你就不用一直等待下去，超過(guò)設(shè)定時(shí)間就會(huì)拋出 TimeoutException。

在某些情況下，你可能想不停地偷偷看看Future是否可用了。這可以通過(guò)isDone()來(lái)完成。想象一個(gè)情景，你的用戶等待某些異步的計(jì)算，你想讓他知道這種情況， 同時(shí)去做一些其它的計(jì)算：

final Future<String> contentsFuture = startDownloading(new URL("http://www.example.com")); 
while (!contentsFuture.isDone()) { 
    askUserToWait(); 
    doSomeComputationInTheMeantime(); 
} 
contentsFuture.get(); 

最后Future.get()調(diào)用的內(nèi)容會(huì)保證馬上返回，不會(huì)被阻塞，因?yàn)镕uture.isDone() 返回了true。如果你遵循這個(gè)模式，就不會(huì)忙于每秒百萬(wàn)次的交替等待和調(diào)用isDone()。 

取消futrues是最后一個(gè)我們還沒(méi)有覆蓋到的。想象你啟動(dòng)了異步的工作并且你只能等待一些時(shí)間， 如果2秒鐘后，我們放棄，或者把錯(cuò)誤傳遞出去，或者采用臨時(shí)方案解決它。然而，你是一個(gè)好市民，你應(yīng)該告訴這個(gè)future對(duì)象：我不需要你了，你別管了。 那么你可以通過(guò)停止過(guò)時(shí)的任務(wù)，來(lái)節(jié)約資源。語(yǔ)法很簡(jiǎn)單：

contentsFuture.cancel(true);    //meh... 

我們都喜歡隱藏的，布爾類型的參數(shù)，對(duì)嗎？取消可以通過(guò)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：在任務(wù)啟動(dòng)前通過(guò)傳遞false參數(shù)來(lái)取消，前提是當(dāng)Future表達(dá)的結(jié)果計(jì)算開(kāi)始之前。一旦Callable.call()已經(jīng)運(yùn)行到一半，那么我們想讓它結(jié)束，如果我們傳遞true，那么Future.call()就會(huì)具有侵入性，試圖打斷正在運(yùn)行的工作。你覺(jué)得這樣好嗎？現(xiàn)象那些拋出InterruptedException這個(gè)聲名狼藉的異常的方法,如Thread.sleep(), Object.wait(),Condition.await(),等，甚至包括Future.get(). 如果你被阻塞在這種方法并且有人決定取消你的調(diào)用，他們會(huì)毫無(wú)疑問(wèn)的拋出InterruptionException，并發(fā)出有人要打斷當(dāng)前運(yùn)行的任務(wù)。

因此我們現(xiàn)在明白了Future是什么--- 一個(gè)占位符，你可以在未來(lái)得到目標(biāo)對(duì)象。就像對(duì)于一輛車(chē),還沒(méi)有制造出來(lái)的鑰匙。但是你怎樣才能在應(yīng)用程序中獲得Future的實(shí)例？ 兩種最普通的資源是線程池和異步方法(線程池支持)。因此, startDownloading()方法可以被重寫(xiě)為：

private final ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10); 
  
public Future<String> startDownloading(final URL url) throws IOException { 
    return pool.submit(new Callable<String>() { 
        @Override 
        public String call() throws Exception { 
            try (InputStream input = url.openStream()) { 
                return IOUtils.toString(input, StandardCharsets.UTF_8); 
            } 
        } 
    }); 
} 

雖然有大量的繁瑣的語(yǔ)法問(wèn)題，但是基本思想是簡(jiǎn)單的： 把需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的計(jì)算包裝到可調(diào)用的<String>，并submit()到線程池,這個(gè)線程池包含10個(gè)線程。 提交后返回Future<String>的實(shí)現(xiàn)，就像以某種方式鏈接到你的任務(wù)和線程池。明顯的你的任務(wù)不會(huì)被立即執(zhí)行，相反它被放到一個(gè)隊(duì)列中，稍后會(huì)被線程拉出來(lái)， 現(xiàn)在需要搞清楚cancel()的兩個(gè)特別的意義是什么——你可以取消在隊(duì)列中停留的任務(wù)，也可以取消早已運(yùn)行的任務(wù)，但這是一件比較復(fù)雜的事情。

你還可以在Spring 和 EJB 碰上Future。比如Spring框架的中你可以為方法加入@Async的注解：

@Async 
public Future<String> startDownloading(final URL url) throws IOException { 
    try (InputStream input = url.openStream()) { 
        return new AsyncResult<>( 
                IOUtils.toString(input, StandardCharsets.UTF_8) 
        ); 
    } 
} 

注意，我們簡(jiǎn)單地通過(guò)包裝結(jié)果到AsyncResult來(lái)實(shí)現(xiàn)Future，但是這個(gè)方法本身不會(huì)與線程池交互或者異步處理。稍后 Spring會(huì)代理所有的調(diào)用來(lái)startDownloading()并在線程池中執(zhí)行。 在EJB中，相同的特性通過(guò)加@Asynchronousannotation 來(lái)完成。

我們學(xué)到了許多java.util.concurrent.Future的知識(shí)。 現(xiàn)在我們不得不承認(rèn)，接口非常有限，特別是在和其它語(yǔ)言作對(duì)比的時(shí)候。稍后介紹更多。

你是否不熟悉java 7 中的 try-with-resources Future 模式？那現(xiàn)在最好是遷移到j(luò)ava7上。java 6 在未來(lái)2周后將不再維護(hù)更新。 

原文鏈接：http://www.oschina.net/translate/java-util-concurrent-future-basics