Java中異步轉同步的方法有哪些

今天小編給大家分享一下Java中異步轉同步的方法有哪些的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

一、問題

應用場景

應用中通過框架發送異步命令時，不能立刻返回命令的執行結果，而是異步返回命令的執行結果。

那么，問題來了，針對應用中這種異步調用，能不能像同步調用一樣立刻獲取到命令的執行結果，如何實現異步轉同步？

二、分析

首先，解釋下同步和異步

• 同步，就是發出一個調用時，在沒有得到結果之前，該調用就不返回或繼續執行后續操作。

• 異步，當一個異步過程調用發出后，調用者在沒有得到結果之前，就可以繼續執行后續操作。當這個調用完成后，一般通過狀態、通知和回調來通知調用者。

對于異步調用，調用的返回并不受調用者控制。

異步轉同步主要實現思路：所有實現原理類似，是在發出調用的線程中進行阻塞等待結果，調用完成后通過回調、設置共享狀態或通知進行阻塞狀態的解除，繼續執行后續操作。

三、實現方法

通常，實現中，不會無限的等待，一般會設定一個超時時間，具體超時時間根據具體場景確定。

下面以回調的方式介紹幾種常用實現異步轉同步的方法：

1.輪詢與休眠重試機制

采用輪詢與休眠重試機制，線程將反復在休眠和測試狀態條件中之間切換，直到超時或者狀態條件滿足繼續向下執行。這種方式，超時時間控制不準確，sleep時間需要在響應性和CPU使用率之間進行權衡。

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

//3.結果返回后進行回調，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    synchronized(lock){
        //設置狀態條件
}
 
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
// 1.異步調用
 
// 2.阻塞等待異步響應
    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(狀態條件未滿足){
                remaining = future - System.currentTimeMillis();
                Thread.sleep(時間具體場景確定)；
            }
        }  
````}
 
//4.超時或結果正確返回，對結果進行處理
     
    return result;
}

2.wait/notify

任意一個Java對象，都擁有一組監視器方法（wait、notify、notifyAll等方法），這些方法和synchronized同步關鍵字配合，可以實現等待/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，很容易導致信號丟失的問題，所以必須謹慎使用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.結果返回后進行回調，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    synchronized(lock){
        lock.notifyAll();
}
 
public Result getResult() throws ErrorCodeException {
	// 1.異步調用
 
	// 2.阻塞等待異步響應
    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.超時或結果正確返回，對結果進行處理
    return result;
}

3.Lock Condition

使用Lock的Condition隊列的實現方式和wait/notify方式類似,但是Lock支持多個Condition隊列，并且支持等待狀態中響應中斷。

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.結果返回后進行回調，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.異步調用
	// 2.阻塞等待異步響應
    lock.lock();//這是前提
    try {
        condition.await();
    } catch (InterruptedException e) {
        //TODO
    }finally {
        lock.unlock();
    }
	//4.超時或結果正確返回，對結果進行處理
    return result;
}

4.CountDownLatch

使用CountDownLatch可以實現異步轉同步，它好比計數器，在創建實例CountDownLatch對象的時候傳入數字，每使用一次 countDown() 方法計數減1，當數字減到0時， await()方法后的代碼將可以執行，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.結果返回后進行回調，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    countDownLatch.countDown();
}

public Result getResult() throws ErrorCodeException {
    // 1.異步調用

    // 2.阻塞等待異步響應
    try {
        countDownLatch.await(SECONDS_OF_WAIT_TIME, TimeUnit.SECONDS);
    } catch (InterruptedException e) {
        //TODO
    }
	//4.超時或結果正確返回，對結果進行處理
    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執行。

每個線程通過調用await方法告訴CyclicBarrier我已經到達了屏障，然后當前的的線程被阻塞。

private static long SECONDS_OF_WAIT_TIME = 300L;// 等待時間 5分鐘
private final CountDownLatch cyclicBarrier= new CyclicBarrier(2);//設置屏障攔截的線程數為2

//3.結果返回后進行回調，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.異步調用
    // 2.阻塞等待異步響應
    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.超時或結果正確返回，對結果進行處理
    return result;
}

CountDownLatch和CyclicBarrier實現類似，區別是CountDownLatch的計數器只能使用一次，而CyclicBarrier的計數器可以使用reset重置，

所以CyclicBarrier能處理更為復雜的業務場景。在異步轉同步中，計數器不會重用，所以使用CountDownLatch實現更適合。

6.LockSupport

LockSupport定義了一組公共靜態方法，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.結果返回后進行回調，解除阻塞
@Override
public void callback(AsynResponse response){
    lockSupport.unpark();
}

public Result getResult() throws ErrorCodeException {
    // 1.異步調用

    // 2.阻塞等待異步響應
    try {
        lockSupport.parkNanos(NANOS_OF_WAIT_TIME);
    } catch (InterruptedException e) {
        //TODO
    }
	//4.超時或結果正確返回，對結果進行處理
    return result;

}

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