详解Java中异步转同步的六种方法

2022-11-13 10:11:05 同步详解六种

一、问题

应用场景

应用中通过框架发送异步命令时，不能立刻返回命令的执行结果，而是异步返回命令的执行结果。

那么，问题来了，针对应用中这种异步调用，能不能像同步调用一样立刻获取到命令的执行结果，如何实现异步转同步？

二、分析

首先，解释下同步和异步

同步，就是发出一个调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回或继续执行后续操作。
异步，当一个异步过程调用发出后，调用者在没有得到结果之前，就可以继续执行后续操作。当这个调用完成后，一般通过状态、通知和回调来通知调用者。

对于异步调用，调用的返回并不受调用者控制。

异步转同步主要实现思路：所有实现原理类似，是在发出调用的线程中进行阻塞等待结果，调用完成后通过回调、设置共享状态或通知进行阻塞状态的解除，继续执行后续操作。

三、实现方法

通常，实现中，不会无限的等待，一般会设定一个超时时间，具体超时时间根据具体场景确定。

下面以回调的方式介绍几种常用实现异步转同步的方法：

1.轮询与休眠重试机制

采用轮询与休眠重试机制，线程将反复在休眠和测试状态条件中之间切换，直到超时或者状态条件满足继续向下执行。这种方式，超时时间控制不准确，sleep时间需要在响应性和CPU使用率之间进行权衡。

private static long MILLIS_OF_WAIT_TIME = 300000L;// 等待时间 5分钟
private final Object lock = new Object();

//3.结果返回后进行回调，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    synchronized(lock){
        //设置状态条件
}
 
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
// 1.异步调用
 
// 2.阻塞等待异步响应
    long future = System.currentTimeMillis() + MILLIS_OF_WAIT_TIME;
    long remaining = MILLIS_OF_WAIT_TIME;//剩余等待时间
    while(remaining > 0){
        synchronized(lock){
            if(状态条件未满足){
                remaining = future - System.currentTimeMillis();
                Thread.sleep(时间具体场景确定)；
            }
        }  
````}
 
//4.超时或结果正确返回，对结果进行处理
     
    return result;
}

2.wait/notify

任意一个Java对象，都拥有一组监视器方法（wait、notify、notifyAll等方法），这些方法和synchronized同步关键字配合，可以实现等待/通知模式。但是使用wait/notify，使线程的阻塞/唤醒对线程本身来说是被动的，要准确的控制哪个线程是很困难的，所以是要么随机唤醒等待在条件队列上一个线程（notify），要么唤醒所有的（notifyAll，但是很低效）。当多个线程基于不同条件在同一条件队列上等待时，如果使用notify而不是notifyAll，很容易导致信号丢失的问题，所以必须谨慎使用wait/notify方法。

private static long MILLIS_OF_WAIT_TIME = 300000L;// 等待时间 5分钟
private final Object lock = new Object();

//3.结果返回后进行回调，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    synchronized(lock){
        lock.notifyAll();
}
 
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
	// 1.异步调用
 
	// 2.阻塞等待异步响应
    long future = System.currentTimeMillis() + MILLIS_OF_WAIT_TIME;
    long remaining = MILLIS_OF_WAIT_TIME;//剩余等待时间
    synchronized(lock){
        while(条件未满足  && remaining > 0){ //被通知后要检查条件
            lock.wait(remaining);
            remaining = future - System.currentTimeMillis();
        }  
````}
    
	//4.超时或结果正确返回，对结果进行处理
    return result;
}

3.Lock Condition

使用Lock的Condition队列的实现方式和wait/notify方式类似,但是Lock支持多个Condition队列，并且支持等待状态中响应中断。

private static long SECONDS_OF_WAIT_TIME = 300L;// 等待时间 5分钟
private final Lock lock = new ReentrantLock();
private final Condition condition = lock.newCondition();

//3.结果返回后进行回调，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    lock.lock();//这是前提
    try {
        condition.signal();
    }finally {
        lock.unlock();
    }
}

public Result getResult() throws ErrorCodeException {
	// 1.异步调用
	// 2.阻塞等待异步响应
    lock.lock();//这是前提
    try {
        condition.await();
    } catch (InterruptedException e) {
        //TODO
    }finally {
        lock.unlock();
    }
	//4.超时或结果正确返回，对结果进行处理
    return result;
}

4.CountDownLatch

使用CountDownLatch可以实现异步转同步，它好比计数器，在创建实例CountDownLatch对象的时候传入数字，每使用一次 countDown() 方法计数减1，当数字减到0时， await()方法后的代码将可以执行，未到0之前将一直阻塞等待。

private static long SECONDS_OF_WAIT_TIME = 300L;// 等待时间 5分钟
private final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

//3.结果返回后进行回调，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    countDownLatch.countDown();
}

public Result getResult() throws ErrorCodeException {
    // 1.异步调用

    // 2.阻塞等待异步响应
    try {
        countDownLatch.await(SECONDS_OF_WAIT_TIME, TimeUnit.SECONDS);
    } catch (InterruptedException e) {
        //TODO
    }
	//4.超时或结果正确返回，对结果进行处理
    return result;
}

5.CyclicBarrier

让一组线程达到一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到等待最后一个线程到达屏障时，屏障才开门，所有被屏障拦截的线程才会继续执行。

每个线程通过调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前的的线程被阻塞。

private static long SECONDS_OF_WAIT_TIME = 300L;// 等待时间 5分钟
private final CountDownLatch cyclicBarrier= new CyclicBarrier(2);//设置屏障拦截的线程数为2

//3.结果返回后进行回调，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    //我也到达屏障了，可以开门了
    cyclicBarrier.await();
}

public Result getResult() throws ErrorCodeException {
    // 1.异步调用
    // 2.阻塞等待异步响应
    try {
        //我到达屏障了，还没开门，要等一等
        cyclicBarrier.await(SECONDS_OF_WAIT_TIME, TimeUnit.SECONDS);
    } catch (InterruptedException e) {
        //TODO
    }
	//4.超时或结果正确返回，对结果进行处理
    return result;
}

CountDownLatch和CyclicBarrier实现类似，区别是CountDownLatch的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier的计数器可以使用reset重置，

所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景。在异步转同步中，计数器不会重用，所以使用CountDownLatch实现更适合。

6.LockSupport

LockSupport定义了一组公共静态方法，提供了最基本的线程阻塞和唤醒的方法。

private static long NANOS_OF_WAIT_TIME = 300000000L;// 等待时间 5分钟
private final LockSupport lockSupport = new LockSupport();

//3.结果返回后进行回调，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    lockSupport.unpark();
}

public Result getResult() throws ErrorCodeException {
    // 1.异步调用

    // 2.阻塞等待异步响应
    try {
        lockSupport.parkNanos(NANOS_OF_WAIT_TIME);
    } catch (InterruptedException e) {
        //TODO
    }
	//4.超时或结果正确返回，对结果进行处理
    return result;

}

到此这篇关于详解Java中异步转同步的六种方法的文章就介绍到这了,更多相关Java异步转同步内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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