夯實Java基礎系列11：深入理解Java中的回撥機制

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本文是微信公眾號【Java技術江湖】的《夯實Java基礎系列博文》其中一篇，本文部分內容來源於網路，為了把本文主題講得清晰透徹，也整合了很多我認為不錯的技術部落格內容，引用其中了一些比較好的部落格文章，如有侵權，請聯絡作者。

該系列博文會告訴你如何從入門到進階，一步步地學習Java基礎知識，並上手進行實戰，接著瞭解每個Java知識點背後的實現原理，更完整地瞭解整個Java技術體系，形成自己的知識框架。為了更好地總結和檢驗你的學習成果，本系列文章也會提供每個知識點對應的面試題以及參考答案。

如果對本系列文章有什麼建議，或者是有什麼疑問的話，也可以關注公眾號【Java技術江湖】聯絡作者，歡迎你參與本系列博文的創作和修訂。

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模組間的呼叫

本部分摘自 https://www.cnblogs.com/xrq730/p/6424471.html

在一個應用系統中，無論使用何種語言開發，必然存在模組之間的呼叫，呼叫的方式分為幾種：

（1）同步呼叫

同步呼叫是最基本並且最簡單的一種呼叫方式，類A的方法a()呼叫類B的方法b()，一直等待b()方法執行完畢，a()方法繼續往下走。這種呼叫方式適用於方法b()執行時間不長的情況，因為b()方法執行時間一長或者直接阻塞的話，a()方法的餘下程式碼是無法執行下去的，這樣會造成整個流程的阻塞。

（2）非同步呼叫

非同步呼叫是為了解決同步呼叫可能出現阻塞，導致整個流程卡住而產生的一種呼叫方式。類A的方法方法a()通過新起執行緒的方式呼叫類B的方法b()，程式碼接著直接往下執行，這樣無論方法b()執行時間多久，都不會阻塞住方法a()的執行。

>

但是這種方式，由於方法a()不等待方法b()的執行完成，在方法a()需要方法b()執行結果的情況下（視具體業務而定，有些業務比如啟非同步執行緒發個微信通知、重新整理一個快取這種就沒必要），必須通過一定的方式對方法b()的執行結果進行監聽。

>

在Java中，可以使用Future+Callable的方式做到這一點，具體做法可以參見我的這篇文章Java多執行緒21：多執行緒下其他元件之CyclicBarrier、Callable、Future和FutureTask。

（3）回撥

1、什麼是回撥？

一般來說，模組之間都存在一定的呼叫關係，從呼叫方式上看，可以分為三類同步呼叫、非同步呼叫和回撥。同步呼叫是一種阻塞式呼叫，即在函式A的函式體裡通過書寫函式B的函式名來呼叫之，使記憶體中對應函式B的程式碼得以執行。非同步呼叫是一種類似訊息或事件的機制解決了同步阻塞的問題，例如 A通知 B後，他們各走各的路，互不影響，不用像同步呼叫那樣， A通知 B後，非得等到 B走完後， A才繼續走 。回撥是一種雙向的呼叫模式，也就是說，被呼叫的介面被呼叫時也會呼叫對方的介面，例如A要呼叫B，B在執行完又要呼叫A。

2、回撥的用途

回撥一般用於層間協作，上層將本層函式安裝在下層，這個函式就是回撥，而下層在一定條件下觸發回撥。例如作為一個驅動，是一個底層，他在收到一個資料時，除了完成本層的處理工作外，還將進行回撥，將這個資料交給上層應用層來做進一步處理，這在分層的資料通訊中很普遍。

多執行緒中的“回撥”

Java多執行緒中可以通過callable和future或futuretask結合來獲取執行緒執行後的返回值。實現方法是通過get方法來呼叫callable的call方法獲取返回值。

其實這種方法本質上不是回撥，回撥要求的是任務完成以後被呼叫者主動回撥呼叫者的介面。而這裡是呼叫者主動使用get方法阻塞獲取返回值。

public class 多執行緒中的回撥 {
//這裡簡單地使用future和callable實現了執行緒執行完後
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("call");
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
return "str";
}
});
//手動阻塞呼叫get通過call方法獲得返回值。
System.out.println(future.get());
//需要手動關閉，不然執行緒池的執行緒會繼續執行。
executor.shutdown();
//使用futuretask同時作為執行緒執行單元和資料請求單元。
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask(new Callable<Integer>() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("dasds");
return new Random().nextInt();
}
});
new Thread(futureTask).start();
//阻塞獲取返回值
System.out.println(futureTask.get());
}
@Test
public void test () {
Callable callable = new Callable() {
@Override
public Object call() throws Exception {
return null;
}
};
FutureTask futureTask = new FutureTask(callable);
}
}

Java回撥機制實戰

曾經自己偶爾聽說過回撥機制，隱隱約約能夠懂一些意思，但是當讓自己寫一個簡單的示例程式時，自己就傻眼了。隨著工作經驗的增加，自己經常聽到這兒使用了回撥，那兒使用了回撥，自己是時候好好研究一下Java回撥機制了。網上關於Java回撥的文章一抓一大把，但是看完總是雲裡霧裡，不知所云，特別是看到抓取別人的程式碼走兩步時，總是現眼。於是自己決定寫一篇關於Java機制的文章，以方便大家和自己更深入的學習Java回撥機制。

首先，什麼是回撥函式，引用百度百科的解釋：回撥函式就是一個通過函式指標呼叫的函式。如果你把函式的指標（地址）作為引數傳遞給另一個函式，當這個指標被用來呼叫其所指向的函式時，我們就說這是回撥函式。回撥函式不是由該函式的實現方直接呼叫，而是在特定的事件或條件發生時由另外的一方呼叫的，用於對該事件或條件進行響應[2].

不好意思，上述解釋我看了好幾遍，也沒理解其中深刻奧祕，相信一些讀者你也一樣。光說不練假把式，我們們還是以實戰理解脈絡。

例項一 ： 同步呼叫

本文以底層服務BottomService和上層服務UpperService為示例，利用上層服務呼叫底層服務，整體執行過程如下：

第一步: 執行UpperService.callBottomService();

第二步: 執行BottomService.bottom();

第三步:執行UpperService.upperTaskAfterCallBottomService()

1.1 同步呼叫程式碼

同步呼叫時序圖：

[外鏈圖片轉存失敗(img-dapFATDy-1569148364574)( https://upload-images.jianshu.io/upload_images/3796264-6a5b5b898aa3930e.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/1031/format/webp)]

同步呼叫時序圖

1.1.1 底層服務類:BottomService.java

package synchronization.demo;
/**
* Created by lance on 2017/1/19.
*/
public class BottomService {
public String bottom(String param) {
try { // 模擬底層處理耗時，上層服務需要等待
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return param +" BottomService.bottom() execute -->";
}
}

1.1.2 上層服務介面: UpperService.java

package synchronization.demo;
/**
* Created by lance on 2017/1/19.
*/
public interface UpperService {
public void upperTaskAfterCallBottomService(String upperParam);
public String callBottomService(final String param);
}

1.1.3 上層服務介面實現類:UpperServiceImpl.java

package synchronization.demo;
/**
* Created by lance on 2017/1/19.
*/
public class UpperServiceImpl implements UpperService {
private BottomService bottomService;
@Override
public void upperTaskAfterCallBottomService(String upperParam) {
System.out.println(upperParam + " upperTaskAfterCallBottomService() execute.");
}
public UpperServiceImpl(BottomService bottomService) {
this.bottomService = bottomService;
}
@Override
public String callBottomService(final String param) {
return bottomService.bottom(param + " callBottomService.bottom() execute --> ");
}
}

1.1.4 Test測試類:Test.java

package synchronization.demo;
import java.util.Date;
/**
* Created by lance on 2017/1/19.
*/
public class Test {
public static void main(String[] args) {
BottomService bottomService = new BottomService();
UpperService upperService = new UpperServiceImpl(bottomService);
System.out.println("=============== callBottomService start ==================:" + new Date());
String result = upperService.callBottomService("callBottomService start --> ");
//upperTaskAfterCallBottomService執行必須等待callBottomService()呼叫BottomService.bottom()方法返回後才能夠執行
upperService.upperTaskAfterCallBottomService(result);
System.out.println("=============== callBottomService end ====================:" + new Date());
}
}

1.1.5 輸出結果:

=============== callBottomService start ==================:Thu Jan 19 14:59:58 CST 2017
callBottomService start --> callBottomService.bottom() execute --> BottomService.bottom() execute --> upperTaskAfterCallBottomService() execute.
=============== callBottomService end ====================:Thu Jan 19 15:00:01 CST 2017

注意輸出結果：

是同步方式，Test呼叫callBottomService()等待執行結束，然後再執行下一步，即執行結束。callBottomService開始執行時間為Thu Jan 19 14:59:58 CST 2017，執行結束時間為Thu Jan 19 15:00:01 CST 2017，耗時3秒鐘，與模擬的耗時時間一致，即3000毫秒。

例項二：由淺入深

前幾天公司面試有問道java回撥的問題，因為這方面也沒有太多研究，所以回答的含糊不清，這回特意來補習一下。看了看網上的回撥解釋和例子，都那麼的繞口，得看半天才能繞回來，其實吧，回撥是個很簡單的機制。在這裡我用簡單的語言先來解釋一下：假設有兩個類，分別是A和B，在A中有一個方法a()，B中有一個方法b()；在A裡面呼叫B中的方法b()，而方法b()中呼叫了方法a()，這樣子就同時實現了b()和a()兩個方法的功能。

疑惑：為啥這麼麻煩，我直接在類A中的B.b()方法下呼叫a()方法就行了唄。

解答：回撥更像是一個約定，就是如果我呼叫了b()方法，那麼就必須要回撥，而不需要顯示呼叫

一、Java的回撥-淺

我們用例子來解釋：小明和小李相約一起去吃早飯，但是小李起的有點晚要先洗漱，等小李洗漱完成後，通知小明再一起去吃飯。小明就是類A，小李就是類B。一起去吃飯這個事件就是方法a(),小李去洗漱就是方法b()。

public class XiaoMing {
//小明和小李一起吃飯
public void eatFood() {
XiaoLi xl = new XiaoLi();
//A呼叫B的方法
xl.washFace();
}
public void eat() {
System.out.print("小明和小李一起去吃大龍蝦");
}
}
那麼怎麼讓小李洗漱完後在通知小明一起去吃飯呢
public class XiaoMing {
//小明和小李一起吃飯
public void eatFood() {
XiaoLi xl = new XiaoLi();
//A呼叫B的方法
xl.washFace();
eat();
}
public void eat() {
System.out.print("小明和小李一起去吃大龍蝦");
}
}

不過上面已經說過了這個不是回撥函式，所以不能這樣子，正確的方式如下

public class XiaoLi{//小李
public void washFace() {
System.out.print("小李要洗漱");
XiaoMing xm = new XiaoMing();
//B呼叫A的方法
xm.eat();//洗漱完後，一起去吃飯
}
}

這樣子就可以實現washFace()同時也能實現eat()。小李洗漱完後，再通知小明一起去吃飯，這就是回撥。

二、Java的回撥-中

可是細心的夥伴可能會發現，小李的程式碼完全寫死了，這樣子的場合可能適用和小明一起去吃飯，可是假如小李洗漱完不吃飯了，想和小王上網去，這樣子就不適用了。其實上面是虛擬碼，僅僅是幫助大家理解的，真正情況下是需要利用介面來設定回撥的。現在我們繼續用小明和小李去吃飯的例子來講講介面是如何使用的。

小明和小李相約一起去吃早飯，但是小李起的有點晚要先洗漱，等小李洗漱完成後，通知小明再一起去吃飯。小明就是類A，小李就是類B。不同的是我們新建一個吃飯的介面EatRice，介面中有個抽象方法eat()。在小明中呼叫這個介面，並實現eat()；小李宣告這個介面物件，並且呼叫這個介面的抽象方法。這裡可能有點繞口，不過沒關係，看看例子就很清楚了。

EatRice介面：

public interface EatRice {
public void eat(String food);
}
小明：
public class XiaoMing implements EatRice{//小明
//小明和小李一起吃飯
public void eatFood() {
XiaoLi xl = new XiaoLi();
//A呼叫B的方法
xl.washFace("大龍蝦", this);//this指的是小明這個類實現的EatRice介面
}
@Override
public void eat(String food) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("小明和小李一起去吃" + food);
}
}
小李:
public class XiaoLi{//小李
public void washFace(String food,EatRice er) {
System.out.println("小李要洗漱");
//B呼叫了A的方法
er.eat(food);
}
}
測試Demo:
public class demo {
public static void main(String args[]) {
XiaoMing xm = new XiaoMing();
xm.eatFood();
}
}

測試結果：

這樣子就通過介面的形式實現了軟編碼。通過介面的形式我可以實現小李洗漱完後，和小王一起去上網。程式碼如下

public class XiaoWang implements EatRice{//小王
//小王和小李一起去上網
public void eatFood() {
XiaoLi xl = new XiaoLi();
//A呼叫B的方法
xl.washFace("輕舞飛揚上網", this);
}
@Override
public void eat(String bar) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("小王和小李一起去" + bar);
}
}

例項三：Tom做題

數學老師讓Tom做一道題，並且Tom做題期間數學老師不用盯著Tom，而是在玩手機，等Tom把題目做完後再把答案告訴老師。

1 數學老師需要Tom的一個引用，然後才能將題目發給Tom。

>

2 數學老師需要提供一個方法以便Tom做完題目以後能夠將答案告訴他。

>

3 Tom需要數學老師的一個引用，以便Tom把答案給這位老師，而不是隔壁的體育老師。

回撥介面，可以理解為老師介面

//回撥指的是A呼叫B來做一件事，B做完以後將結果告訴給A，這期間A可以做別的事情。
//這個介面中有一個方法，意為B做完題目後告訴A時使用的方法。
//所以我們必須提供這個介面以便讓B來回撥。
//回撥介面，
public interface CallBack {
void tellAnswer(int res);
}

​

數學老師類

​

//老師類例項化回撥介面，即學生寫完題目之後通過老師的提供的方法進行回撥。
//那麼學生如何呼叫到老師的方法呢，只要在學生類的方法中傳入老師的引用即可。
//而老師需要指定學生答題，所以也要傳入學生的例項。
public class Teacher implements CallBack{
private Student student;
Teacher(Student student) {
this.student = student;
}
void askProblem (Student student, Teacher teacher) {
//main方法是主執行緒執行，為了實現非同步回撥，這裡開啟一個執行緒來操作
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
student.resolveProblem(teacher);
}
}).start();
//老師讓學生做題以後，等待學生回答的這段時間，可以做別的事，比如玩手機.\
//而不需要同步等待，這就是回撥的好處。
//當然你可以說開啟一個執行緒讓學生做題就行了，但是這樣無法讓學生通知老師。
//需要另外的機制去實現通知過程。
// 當然，多執行緒中的future和callable也可以實現資料獲取的功能。
for (int i = 1;i < 4;i ++) {
System.out.println("等學生回答問題的時候老師玩了 " + i + "秒的手機");
}
}
@Override
public void tellAnswer(int res) {
System.out.println("the answer is " + res);
}
}

學生介面

//學生的介面，解決問題的方法中要傳入老師的引用，否則無法完成對具體例項的回撥。
//寫為介面的好處就是，很多個學生都可以實現這個介面，並且老師在提問題時可以通過
//傳入List<Student>來聚合學生，十分方便。
public interface Student {
void resolveProblem (Teacher teacher);
}

學生Tom

public class Tom implements Student{
@Override
public void resolveProblem(Teacher teacher) {
try {
//學生思考了3秒後得到了答案，通過老師提供的回撥方法告訴老師。
Thread.sleep(3000);
System.out.println("work out");
teacher.tellAnswer(111);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

測試類

public class Test {
public static void main(String[] args) {
//測試
Student tom = new Tom();
Teacher lee = new Teacher(tom);
lee.askProblem(tom, lee);
//結果
// 等學生回答問題的時候老師玩了 1秒的手機
// 等學生回答問題的時候老師玩了 2秒的手機
// 等學生回答問題的時候老師玩了 3秒的手機
// work out
// the answer is 111
}
}

參考文章

https://blog.csdn.net/fengye454545/article/details/80198446

https://blog.csdn.net/xiaanming/article/details/8703708/

https://www.cnblogs.com/prayjourney/p/9667835.html

https://blog.csdn.net/qq_25652949/article/details/86572948

https://my.oschina.net/u/3703858/blog/1798627

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作者是 985 碩士，螞蟻金服 JAVA 工程師，專注於 JAVA 後端技術棧：SpringBoot、MySQL、分散式、中介軟體、微服務，同時也懂點投資理財，偶爾講點演算法和計算機理論基礎，堅持學習和寫作，相信終身學習的力量！

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