Java 中的回调模式：精通异步通信

大约 3 分钟

也称为

调用后
事件订阅
监听器

回调设计模式的意图

Java 回调设计模式是指作为参数传递给其他代码的可执行代码；预计其他代码将在合适的时间调用回（执行）该参数。

回调模式的详细解释，并附有现实世界示例

现实世界示例

在餐厅行业可以找到回调设计模式的现实世界类比。想象一下，你在一家繁忙的餐厅点餐。与其在柜台前等待食物做好，不如将你的电话号码提供给收银员。一旦你的订单准备就绪，厨房工作人员会打电话或发短信通知你，你的餐点已准备好取餐。
在这个类比中，下订单类似于启动异步任务。提供你的电话号码类似于传递回调函数。厨房准备你的订单代表异步处理，你收到的通知是回调的执行，让你无需闲置等待即可取餐。这种任务启动和任务完成的分离是回调设计模式的本质。

简单来说

回调是传递给执行程序的方法，该方法将在定义的时刻被调用。

维基百科说

在计算机编程中，回调，也称为“调用后”函数，是作为参数传递给其他代码的任何可执行代码；预计其他代码将在给定时间调用回（执行）该参数。

Java 中回调模式的编程示例

我们需要在执行的任务完成后得到通知。我们为执行程序传递一个回调方法，并等待它回调我们。

Callback 是一个具有单个方法的简单接口。

public interface Callback {

    void call();
}

接下来，我们定义 Task，它将在任务执行完成后执行回调。

public abstract class Task {

    final void executeWith(Callback callback) {
        execute();
        Optional.ofNullable(callback).ifPresent(Callback::call);
    }

    public abstract void execute();
}

@Slf4j
public final class SimpleTask extends Task {

    @Override
    public void execute() {
        LOGGER.info("Perform some important activity and after call the callback method.");
    }
}

最后，以下是我们执行任务并在其完成后接收回调的方式。

public static void main(final String[] args) {
    var task = new SimpleTask();
    task.executeWith(() -> LOGGER.info("I'm done now."));
}

程序输出

17:12:11.680 [main] INFO com.iluwatar.callback.SimpleTask -- Perform some important activity and after call the callback method.
17:12:11.682 [main] INFO com.iluwatar.callback.App -- I'm done now.

何时在 Java 中使用回调模式

在以下情况下使用回调模式

GUI 应用程序或事件驱动系统中的异步事件处理
实现通知机制，其中某些事件需要触发其他组件中的操作。
解耦需要交互但彼此之间没有直接依赖关系的模块或组件

Java 中回调模式的现实世界应用

GUI 框架通常使用回调来处理事件，例如用户交互（点击、按键）
Node.js 严重依赖回调进行非阻塞 I/O 操作
处理异步操作的框架，如 JavaScript 中的 Promise，使用回调来处理异步任务的解析或拒绝
CyclicBarrier 构造函数可以接受一个回调，该回调将在每次屏障被触发时被触发。

回调模式的优点和权衡

优点

将操作的执行逻辑与信号或通知逻辑解耦，从而增强模块化和可重用性
促进异步处理，提高应用程序的响应能力和可扩展性
支持反应式编程模型，其中组件可以对发生的事件做出反应

权衡

回调地狱或金字塔：深度嵌套的回调会导致难以阅读和维护的代码
控制反转会导致代码流程更难跟踪，使调试更具挑战性
错误处理方面的潜在问题，尤其是在使用异常的语言或环境中，因为错误可能需要通过回调传播

命令：在回调操作需要更多灵活性或状态的情况下，回调可以实现为命令对象
观察者：回调可以看作是观察者模式的一种更动态、更轻量级的形式，它能够动态订阅和取消订阅回调函数
Promise：在某些语言或框架中，可以使用 Promise 或 Future 来更简洁地处理异步操作，通常使用回调来处理成功或失败的情况