并发编程 | Future是如何优化程序性能

在初识Future一文中介绍了Future的核心方法。本文中接着介绍如何用Future优化我们的程序性能。 在此之前，有必要介绍Future接口的一个实现类FutureTask。

FutureTask介绍

FutureTask继承结构

首先我们看一下FutureTask的继承结构：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>{...
}public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {void run();
}

可以看出，FutureTask实现了RunnableFuture接口，而RunnableFuture继承了Runnable和Future，也就是说FutureTask既是Runnable，也是Future。所以 FutureTask 既可以作为 Runnable 被线程执行，又可以作为 Future 得到 Callable 的返回值。

下面的例子展示了FutureTask的 简单 用法 ：

class FutureTaskCallable implements Callable{@Overridepublic String call() throws Exception {return "Hello FutureTask";}
}public class FutureTaskExample1 {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {FutureTask<String> futureTask =new FutureTask<>(new FutureTaskCallable());Thread thread = new Thread(futureTask);thread.start();System.out.println("子线程返回值:" + futureTask.get());}
}//输出
子线程返回值:Hello FutureTask

这段程序中，可以看出FutureTask类的构造函数是Callable类型；在创建了FutureTask对象后，然后将这个对象当作一个 Runnable 放到 new Thread() 中去执行，最后再用 FutureTask 的 get 得到子线程 的 返回结果。简单介绍完FutureTask，现在可以进入文章的主题了：如何利用Future优化我们的程序性能。

利用Future优化程序

考虑这样一个场景，小码哥突然心血来潮想练练字了，但是他现在手头连一只钢笔都没有，书桌也是乱糟糟的，于是他打算在网购一支钢笔，然后整理书桌，就开始练字，用代码实现这个场景

普通多线程版本

我们先来看普通的多线程版本是如何实现。

//购买钢笔任务
class BuyPenRunnable implements Runnable{private String pen;@Overridepublic void run() {System.out.println("【购买钢笔】：下单，等待送货上门");//模拟送货时间try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("【购买钢笔】：快递送到");pen = "神笔";}public String getPen() {return pen;}
}public class CommomThreadExample {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {long startTime = System.currentTimeMillis();BuyPenRunnable buyPenRunnable = new BuyPenRunnable();Thread buyPenThread = new Thread(buyPenRunnable);buyPenThread.start();//模拟整理书桌耗时3000msSystem.out.println("【整理书桌】：开始整理");Thread.sleep(3000);System.out.println("【整理书桌】：整理完了");//保证笔送到buyPenThread.join();//所有准备好，开始练字write(buyPenRunnable.getPen());long endTime = System.currentTimeMillis();System.out.println("总共用时 " + (endTime - startTime) + " ms");}private static void write(String pen){System.out.println("【开始写字】：" + pen);}
}//输出
【购买钢笔】：下单，等待送货上门
【购买钢笔】：快递送到
【整理书桌】：开始整理
【整理书桌】：整理完了
【开始写字】：神笔
总共用时 5020 ms

这里尽管将购买钢笔和整理桌子并行化了，节省了时间，但是这个版本有2个问题：

1. 通过 Runnable 实现任务，但为了获取结果，我们需要定义共享变量 pen，并提供一个方法 getPen() 来获取这个变量。

2. 任务的取消和状态检查不方便。

Future实现

利用FutureTask实现上面的功能，代码如下：

//购买钢笔任务
class BuyPenCallable implements Callable {@Overridepublic String call() {System.out.println("【购买钢笔】：下单，等待送货上门");//模拟送货时间try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("【购买钢笔】：快递送到");return "神笔";}
}public class FutureTaskExample {public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {long startTime = System.currentTimeMillis();Callable<String> buyPenCallable = () -> {System.out.println("【购买钢笔】：下单，等待送货上门");// 模拟送货时间try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("【购买钢笔】：快递送到");return "神笔";};FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(buyPenCallable);ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);executor.submit(futureTask);// 模拟整理书桌耗时3000msSystem.out.println("【整理书桌】：开始整理");Thread.sleep(3000);System.out.println("【整理书桌】：整理完了");// 尝试取消任务，如果需要这么做//boolean cancelled = future.cancel(false); // 等待获取笔的结果String pen = futureTask.get();// 所有准备好，开始练字write(pen);long endTime = System.currentTimeMillis();System.out.println("总共用时 " + (endTime - startTime) + " ms");executor.shutdown();}private static void write(String pen) {System.out.println("【开始写字】：" + pen);}
}

上面的代码中，可以看到，FutureTask实现的实现方式：

• 获取结果更方便：通过 Callable 的 call() 方法直接返回结果，不需要显式地定义共享变量和同步机制。

• 对线程的管理更方便：FutureTask 提供了 cancel() 方法，可以取消任务，并通过 isCancelled() 和 isDone() 方法检查任务状态。

总结

在我们的实际项目中，很多时候我们的接口需要通过rpc调用去调用其它的多个服务拿到结果聚合，如果采用同步调用的方式，假设一次远程调用的时间为 300ms，则一个 Client 同步对三个 Server 分别进行一次 RPC 调 用的总时间，需要耗费 900ms。

如果使用 Future 模式对其进行改造，将同步的 RPC 调用改为异步并发的 RPC 调用，一个 Client 异步并发对三个 Server 分别进行一次 RPC 调用，那么正常情况下，大约只需要 300ms就能拿到所有服务的数据了。Future的好处不言而喻。