java并行程序开发及优化_java 并行开发-优快云博客

并行程序设计模式

并行设计模式属于设计优化的一部分，它是对一些常用的多线程结构的总结和抽象。与串行程序相比，并行程序的结构通常更为复杂。因此，合理的使用并行模式在多线程开发中，更具有积极意义。本文中主要介绍Future模式、Master-Worker模式、GuardedSuspeionsion模式、不变模式和生产者-消费者模式。
**1Future模式**
	Future模式有点类似商品订单。比如在进行网上购物时，当看中某一件商品时，就可以提交订单，当订单处理完毕后，便可以等在家里等待商品送货上门。卖家根据订单从仓库里取货，并配送到客户手里。大部分情况下，商家对订单的处理并不那么快，又是甚至需要几天时间，而在这段时间内，客户完全不必傻傻等在家里，可以出门处理其他事物。
	将此例类推到程序设计中，当某一程序提交一个请求，期望得到一个答复。但非常不幸的是，服务程序对这个请求的处理可能很慢，比如，这个请求可能时通过互联网http或者webservice等并不太搞笑的方式调用的。在传统的单线程环境下，调用函数时同步的，也就是说 它必须等到服务返回结果后，才能进行其他处理。而在Future模式下，调用方式改为异步，而原先等待返回的时间段，在主调用函数中，则可用与处理其他事物，如图所示，显示了一段传统调用的流程

在这里插入图片描述
图1 传统串行程序调用流程
如图1所示，客户端发出call请求，这个请求需要相当长的一段时间才能返回。客户端一直等待，知道数据返回，随后，再进行其他任务处理。而使用Future模式替换原的实现方式，才可以进行其他调用过程。
图2显示了一个广义Future模式的实现，从Data_future对象可以看出，虽然call本身仍然需要很长一段时间来处理程序。但是，服务程序不等数据处理完成便离级返回客户端一个伪造的数据（相当于商品的订单，而不是商品本身），实现了Future模式的客户端拿到这个返回结果后，并不急于对其进行处理，而是调用了其他业务逻辑，充分利用了等待时间，这就是Future模式的核心所在。再完成了其他业务逻辑的处理后，最后再使用返回比较满的Future数据。这样，在整个调用过程中，就不存在所谓的等待，充分利用了所有的时间片段，从而让提高；额系统的响应速度。
在这里插入图片描述
Futrure模式流程图

Future模式的主要参与者

参与者	作用
Main	系统启动，调用Client发出请求
Client	返回Data对象，并离级返回FutureData，并开启ClientThread线程装配RealData
Data	返回数据的接口
FutureData	Future数据，构造很快，但是是一个虚拟的数据，需要装配RealData
RealData	真实的数据，其构造是比较慢的

2 Furture模式的代码实现
（1）Main函数的实现

 public static void main(String[] args) {
        Client client = new Client();
        Data name = client.request("name");
        System.out.println("请求完毕");
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(name.getReuslt());
    }

（2）Client的实现
Client主要实现了获取FutureData，开启构造RealData的线程，并在接受请求后，很快的返回FutureData：

public class Client {
    public Data request(final String queryStr){
        final FutureData futureData = new FutureData();
        new Thread(){
            @Override
            public void run(){
                RealData realData = new RealData();
                futureData.setRealData(realData);
            }
        }.start();
        return futureData;
    }
}

（3） Data的实现
Data是一个接口，提供了getResult（）方法。无论FutureData或者RealData都实现了这个接口：

public interface Data {
    public String getReuslt();
}

（4）FutureData的实现
FutureData实现了一个快速返回的RealData包装。但他只是一个包装，或者说是一个RealData的虚拟实现。因此，它可以很快的=被构造并返回。当使用FutureData的个体Result（）方法时，程序会阻塞，等待RealData被注入到程序中，才使用RealData的getResult（）方法返回。
注意：FutureData时Future模式的关键，它实际时一个真实数据RealData的代理，封装了获取RealData的等待过程。

public class FutureData implements Data {

	//FutureData时RealData的包装
    protected RealData realData = null;
    protected boolean isReady = false;

    public synchronized void setRealData(RealData realData) {
        if (isReady) {
            return;
        }
        this.realData = realData;
        isReady = true;
        //RealData已经被注入，通知个体Result（）
        notifyAll();
    }

    @Override
    //会等待RealData构造完成
    public synchroized String getReuslt() {
        while (!isReady) {
            try {
            //一直等待，知道RealData构造完成
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return realData.getReuslt();
    }
}