Java 中的 Promise 模式：简化异步任务以提升性能

约 4 分钟

Promise 设计模式的意图

Promise 设计模式用于处理异步操作，它提供了一个占位符来表示一个最初未知的结果，该结果将在将来解析。

Promise 模式的详细解释以及实际示例

实际示例

在在线披萨订购系统中，当顾客下单时，系统会立即确认订单并提供一个追踪号码（即 Promise）。披萨的制作和配送过程在后台异步进行。顾客可以使用追踪号码随时查看订单状态。一旦披萨制作完毕并开始配送，顾客就会收到关于配送状态的通知（Promise 解析）。如果出现任何问题，例如配料不足或配送延迟，顾客会收到错误通知（Promise 拒绝）。
这个比喻说明了 Promise 设计模式如何管理异步任务，将初始请求与最终结果解耦，并有效地处理结果和错误。

通俗来说

Promise 是一个正在进行的异步操作的占位符。

维基百科说

在计算机科学中，Future、Promise、Delay 和 Deferred 指的是一些并发编程语言中用于同步程序执行的结构。它们描述了一个对象，该对象充当一个代理，用于表示一个最初未知的结果，通常是因为它的值计算尚未完成。

Java 中 Promise 模式的编程示例

Promise 设计模式是一种软件设计模式，通常在并发编程中用于处理异步操作。它代表一个代理，用于表示在创建 Promise 时不一定已知的价值。它允许你将处理程序与异步操作最终的成功值或失败原因相关联。

在提供的示例中，Promise 用于异步下载文件并执行诸如行计数和字符频率分析之类的操作，展示了该模式在实际应用中的效用。

@Slf4j
public class App {

  private static final String DEFAULT_URL =
      "https://raw.githubusercontent.com/iluwatar/java-design-patterns/master/promise/README.md";
  private final ExecutorService executor;

  private App() {
    // Create a thread pool with 2 threads
    executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
  }

  public static void main(String[] args) {
    var app = new App();
    app.promiseUsage();
  }

  private void promiseUsage() {
    calculateLineCount();
    calculateLowestFrequencyChar();
  }

  private void calculateLowestFrequencyChar() {
    // Create a promise to calculate the lowest frequency character
    lowestFrequencyChar().thenAccept(
        charFrequency -> {
          LOGGER.info("Char with lowest frequency is: {}", charFrequency);
        }
    );
  }

  private void calculateLineCount() {
    // Create a promise to calculate the line count
    countLines().thenAccept(
        count -> {
          LOGGER.info("Line count is: {}", count);
        }
    );
  }

  private Promise<Character> lowestFrequencyChar() {
    // Create a promise to calculate the character frequency and then find the lowest frequency character
    return characterFrequency().thenApply(Utility::lowestFrequencyChar);
  }

  private Promise<Map<Character, Long>> characterFrequency() {
    // Create a promise to download a file and then calculate the character frequency
    return download(DEFAULT_URL).thenApply(Utility::characterFrequency);
  }

  private Promise<Integer> countLines() {
    // Create a promise to download a file and then count the lines
    return download(DEFAULT_URL).thenApply(Utility::countLines);
  }

  private Promise<String> download(String urlString) {
    // Create a promise to download a file
    return new Promise<String>()
        .fulfillInAsync(
            () -> Utility.downloadFile(urlString), executor)
        .onError(
            throwable -> {
              LOGGER.error("An error occurred: ", throwable);
            }
        );
  }
}

在这段代码中，Promise 类用于创建各种操作的 Promise。thenApply 方法用于链接 Promise，这意味着一个 Promise 的结果被用作下一个 Promise 的输入。thenAccept 方法用于处理 Promise 的结果。fulfillInAsync 方法用于异步地完成 Promise，而 onError 方法用于处理完成 Promise 时发生的任何错误。

程序输出

08:19:33.036 [pool-1-thread-2] INFO com.iluwatar.promise.Utility -- Downloading contents from url: https://raw.githubusercontent.com/iluwatar/java-design-patterns/master/promise/README.md
08:19:33.036 [pool-1-thread-1] INFO com.iluwatar.promise.Utility -- Downloading contents from url: https://raw.githubusercontent.com/iluwatar/java-design-patterns/master/promise/README.md
08:19:33.419 [pool-1-thread-2] INFO com.iluwatar.promise.Utility -- File downloaded at: /var/folders/sg/9_st37nn5hq_bfhp8hw2dcrw0000gp/T/promise_pattern12403918065536844551.tmp
08:19:33.419 [pool-1-thread-1] INFO com.iluwatar.promise.Utility -- File downloaded at: /var/folders/sg/9_st37nn5hq_bfhp8hw2dcrw0000gp/T/promise_pattern11215446820862558571.tmp
08:19:33.419 [pool-1-thread-1] INFO com.iluwatar.promise.App -- Line count is: 164
08:19:33.426 [pool-1-thread-2] INFO com.iluwatar.promise.App -- Char with lowest frequency is: ’