Java 异步回调

1. 开始讲故事：

午饭的时候到了，可是天气太冷，根本不想出办公室的门，于是你拨通了XXX饭店的订餐电话“喂！你好，我是XXX公司的小菜，我要点……”。然后以继续干你的工作了，过了一会儿，“你好，是XXX公司的小菜吧，你的午饭到了”。这个过程便是一个典型的异步回调。那么我们来看一下，这个里面有什么必须的条件：

XXX饭店必须有送饭的业务；
你必须接受饭菜，如果你不接受饭菜，你就吃不到饭了。
这两个协议双方都必须遵守，其中一方不遵守，这项工作就办不成了。

首先我们定义一个送饭的业务协议：


public interface SendFood {
     void sendFood(ReceiveFood receive,String foodName);
 }


然后我们定义一个将饭送到哪里的协议：


public interface ReceiveFood {
     void receiveFood(Food food);
 }


然后我们定义一个餐馆让他遵守送饭的协议：


public class XXXRestaurant implements SendFood {
 
     @Override
     public void sendFood(ReceiveFood receive,String foodName) {
         //告诉厨房做饭……
         Food lunch=cook(foodName);
         //将午餐送到你们约定的地点
         receive.receiveFood(lunch);
     }
     private Food cook(String foodName){
         //经过一段时间，一些美食已经错出来了
         Food someFood=new Food(foodName);    
         return someFood;
     }
 }


然后就是定义我们自己，我们遵守接受饭菜的协议：


public class XiaoCai implements ReceiveFood {
     private SendFood restaurant;
     public XiaoCai(SendFood restaurant){
         this.restaurant=restaurant;
     }
     public void orderFood(final String foodName){
         new Runnable() {        
             @Override
             public void run() {
                 restaurant.sendFood(XiaoCai.this,foodName);
             }
         }.run();
     }
     @Override
     public void receiveFood(Food food) {
         System.out.println("饭好了");
     }
 }


测试一下：

2. 理解

因此，我们可以这样理解回调：A委托B去办一件事情，然后B办完之后通知A。表现在代码中即：类A的方法fa调用类B的方法fb,饭后fb中又调用了类A的方法fa1。

3. 多线程与异步的区别

3.1 异步操作的本质

所有的程序最终都会由计算机硬件来执行，所以为了更好的理解异步操作的本质，我们有必要了解一下它的硬件基础。 熟悉电脑硬件的朋友肯定对DMA这个词不陌生，硬盘、光驱的技术规格中都有明确DMA的模式指标，其实网卡、声卡、显卡也是有DMA功能的。DMA就是直接内存访问的意思，也就是说，拥有DMA功能的硬件在和内存进行数据交换的时候可以不消耗CPU资源。只要CPU在发起数据传输时发送一个指令，硬件就开始自己和内存交换数据，在传输完成之后硬件会触发一个中断来通知操作完成。这些无须消耗CPU时间的I/O操作正是异步操作的硬件基础。所以即使在DOS这样的单进程（而且无线程概念）系统中也同样可以发起异步的DMA操作。

3.2 线程的本质

线程不是一个计算机硬件的功能，而是操作系统提供的一种逻辑功能，线程本质上是进程中一段并发运行的代码，所以线程需要操作系统投入CPU资源来运行和调度。

3.3 异步操作的优缺点

因为异步操作无须额外的线程负担，并且使用回调的方式进行处理，在设计良好的情况下，处理函数可以不必使用共享变量（即使无法完全不用，最起码可以减少共享变量的数量），减少了死锁的可能。当然异步操作也并非完美无暇。编写异步操作的复杂程度较高，程序主要使用回调方式进行处理，与普通人的思维方式有些初入，而且难以调试。

3.4 多线程的优缺点

多线程的优点很明显，线程中的处理程序依然是顺序执行，符合普通人的思维习惯，所以编程简单。但是多线程的缺点也同样明显，线程的使用（滥用）会给系统带来上下文切换的额外负担。并且线程间的共享变量可能造成死锁的出现。

3.5 适用范围

在了解了线程与异步操作各自的优缺点之后，我们可以来探讨一下线程和异步的合理用途。我认为：当需要执行I/O操作时，使用异步操作比使用线程+同步I/O操作更合适。I/O操作不仅包括了直接的文件、网络的读写，还包括数据库操作、Web Service、HttpRequest以及.Net Remoting等跨进程的调用。

而线程的适用范围则是那种需要长时间CPU运算的场合，例如耗时较长的图形处理和算法执行。但是往往由于使用线程编程的简单和符合习惯，所以很多朋友往往会使用线程来执行耗时较长的I/O操作。这样在只有少数几个并发操作的时候还无伤大雅，如果需要处理大量的并发操作时就不合适了。