夯实Java基础系列11：深入理解Java中的回调机制

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该系列博文会告诉你如何从入门到进阶，一步步地学习Java基础知识，并上手进行实战，接着了解每个Java知识点背后的实现原理，更完整地了解整个Java技术体系，形成自己的知识框架。为了更好地总结和检验你的学习成果，本系列文章也会提供每个知识点对应的面试题以及参考答案。

如果对本系列文章有什么建议，或者是有什么疑问的话，也可以关注公众号【Java技术江湖】联系作者，欢迎你参与本系列博文的创作和修订。

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模块间的调用

本部分摘自 https://www.cnblogs.com/xrq73...

在一个应用系统中，无论使用何种语言开发，必然存在模块之间的调用，调用的方式分为几种：

（1）同步调用

同步调用是最基本并且最简单的一种调用方式，类A的方法a()调用类B的方法b()，一直等待b()方法执行完毕，a()方法继续往下走。这种调用方式适用于方法b()执行时间不长的情况，因为b()方法执行时间一长或者直接阻塞的话，a()方法的余下代码是无法执行下去的，这样会造成整个流程的阻塞。

（2）异步调用

异步调用是为了解决同步调用可能出现阻塞，导致整个流程卡住而产生的一种调用方式。类A的方法方法a()通过新起线程的方式调用类B的方法b()，代码接着直接往下执行，这样无论方法b()执行时间多久，都不会阻塞住方法a()的执行。

但是这种方式，由于方法a()不等待方法b()的执行完成，在方法a()需要方法b()执行结果的情况下（视具体业务而定，有些业务比如启异步线程发个微信通知、刷新一个缓存这种就没必要），必须通过一定的方式对方法b()的执行结果进行监听。

在Java中，可以使用Future+Callable的方式做到这一点，具体做法可以参见我的这篇文章Java多线程21：多线程下其他组件之CyclicBarrier、Callable、Future和FutureTask。

（3）回调

1、什么是回调？

一般来说，模块之间都存在一定的调用关系，从调用方式上看，可以分为三类同步调用、异步调用和回调。同步调用是一种阻塞式调用，即在函数A的函数体里通过书写函数B的函数名来调用之，使内存中对应函数B的代码得以执行。异步调用是一种类似消息或事件的机制解决了同步阻塞的问题，例如 A通知 B后，他们各走各的路，互不影响，不用像同步调用那样， A通知 B后，非得等到 B走完后， A才继续走 。回调是一种双向的调用模式，也就是说，被调用的接口被调用时也会调用对方的接口，例如A要调用B，B在执行完又要调用A。

2、回调的用途

回调一般用于层间协作，上层将本层函数安装在下层，这个函数就是回调，而下层在一定条件下触发回调。例如作为一个驱动，是一个底层，他在收到一个数据时，除了完成本层的处理工作外，还将进行回调，将这个数据交给上层应用层来做进一步处理，这在分层的数据通信中很普遍。

多线程中的“回调”

Java多线程中可以通过callable和future或futuretask结合来获取线程执行后的返回值。实现方法是通过get方法来调用callable的call方法获取返回值。

其实这种方法本质上不是回调，回调要求的是任务完成以后被调用者主动回调调用者的接口。而这里是调用者主动使用get方法阻塞获取返回值。

public class 多线程中的回调 {
    //这里简单地使用future和callable实现了线程执行完后
    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";
            }
        });
        //手动阻塞调用get通过call方法获得返回值。
        System.out.println(future.get());
        //需要手动关闭，不然线程池的线程会继续执行。
        executor.shutdown();

    //使用futuretask同时作为线程执行单元和数据请求单元。
    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();
    //阻塞获取返回值
    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回调机制实战

曾经自己偶尔听说过回调机制，隐隐约约能够懂一些意思，但是当让自己写一个简单的示例程序时，自己就傻眼了。随着工作经验的增加，自己经常听到这儿使用了回调，那儿使用了回调，自己是时候好好研究一下Java回调机制了。网上关于Java回调的文章一抓一大把，但是看完总是云里雾里，不知所云，特别是看到抓取别人的代码走两步时，总是现眼。于是自己决定写一篇关于Java机制的文章，以方便大家和自己更深入的学习Java回调机制。

首先，什么是回调函数，引用百度百科的解释：回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，当这个指针被用来调用其所指向的函数时，我们就说这是回调函数。回调函数不是由该函数的实现方直接调用，而是在特定的事件或条件发生时由另外的一方调用的，用于对该事件或条件进行响应[2].

不好意思，上述解释我看了好几遍，也没理解其中深刻奥秘，相信一些读者你也一样。光说不练假把式，咱们还是以实战理解脉络。

实例一 ： 同步调用

本文以底层服务BottomService和上层服务UpperService为示例，利用上层服务调用底层服务，整体执行过程如下：

第一步: 执行UpperService.callBottomService();

第二步: 执行BottomService.bottom();

第三步:执行UpperService.upperTaskAfterCallBottomService()

1.1 同步调用代码

同步调用时序图：

[外链图片转存失败(img-dapFATDy-1569148364574)( https://upload-images.jianshu... ]

同步调用时序图

1.1.1 底层服务类:BottomService.java

package synchronization.demo;

/**

* Created by lance on 2017/1/19.

*/

public class BottomService {

public String bottom(String param) {

try { //  模拟底层处理耗时，上层服务需要等待

Thread.sleep(3000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

return param +" BottomService.bottom() execute -->";

}

}

1.1.2 上层服务接口: 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 上层服务接口实现类: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测试类: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执行必须等待callBottomService()调用BottomService.bottom()方法返回后才能够执行

upperService.upperTaskAfterCallBottomService(result);

System.out.println("=============== callBottomService end ====================:" + new Date());

}

}

1.1.5 输出结果:

=============== 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

注意输出结果：

是同步方式，Test调用callBottomService()等待执行结束，然后再执行下一步，即执行结束。callBottomService开始执行时间为Thu Jan 19 14:59:58 CST 2017，执行结束时间为Thu Jan 19 15:00:01 CST 2017，耗时3秒钟，与模拟的耗时时间一致，即3000毫秒。

实例二：由浅入深

前几天公司面试有问道java回调的问题，因为这方面也没有太多研究，所以回答的含糊不清，这回特意来补习一下。看了看网上的回调解释和例子，都那么的绕口，得看半天才能绕回来，其实吧，回调是个很简单的机制。在这里我用简单的语言先来解释一下：假设有两个类，分别是A和B，在A中有一个方法a()，B中有一个方法b()；在A里面调用B中的方法b()，而方法b()中调用了方法a()，这样子就同时实现了b()和a()两个方法的功能。

疑惑：为啥这么麻烦，我直接在类A中的B.b()方法下调用a()方法就行了呗。

解答：回调更像是一个约定，就是如果我调用了b()方法，那么就必须要回调，而不需要显示调用

一、Java的回调-浅

我们用例子来解释：小明和小李相约一起去吃早饭，但是小李起的有点晚要先洗漱，等小李洗漱完成后，通知小明再一起去吃饭。小明就是类A，小李就是类B。一起去吃饭这个事件就是方法a(),小李去洗漱就是方法b()。

public class XiaoMing { 
   //小明和小李一起吃饭
   public void eatFood() {
      XiaoLi xl = new XiaoLi();
      //A调用B的方法
      xl.washFace();
   }
 
   public void eat() {
      System.out.print("小明和小李一起去吃大龙虾");
   }
}
那么怎么让小李洗漱完后在通知小明一起去吃饭呢

public class XiaoMing { 
   //小明和小李一起吃饭
   public void eatFood() {
      XiaoLi xl = new XiaoLi();
      //A调用B的方法
      xl.washFace();
      eat();
   }
 
   public void eat() {
      System.out.print("小明和小李一起去吃大龙虾");
   }
}

不过上面已经说过了这个不是回调函数，所以不能这样子，正确的方式如下

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

这样子就可以实现washFace()同时也能实现eat()。小李洗漱完后，再通知小明一起去吃饭，这就是回调。

二、Java的回调-中

可是细心的伙伴可能会发现，小李的代码完全写死了，这样子的场合可能适用和小明一起去吃饭，可是假如小李洗漱完不吃饭了，想和小王上网去，这样子就不适用了。其实上面是伪代码，仅仅是帮助大家理解的，真正情况下是需要利用接口来设置回调的。现在我们继续用小明和小李去吃饭的例子来讲讲接口是如何使用的。

小明和小李相约一起去吃早饭，但是小李起的有点晚要先洗漱，等小李洗漱完成后，通知小明再一起去吃饭。小明就是类A，小李就是类B。不同的是我们新建一个吃饭的接口EatRice，接口中有个抽象方法eat()。在小明中调用这个接口，并实现eat()；小李声明这个接口对象，并且调用这个接口的抽象方法。这里可能有点绕口，不过没关系，看看例子就很清楚了。

EatRice接口：

public interface EatRice {
   public void eat(String food);
}
小明：

public class XiaoMing implements EatRice{//小明
    
   //小明和小李一起吃饭
   public void eatFood() {
    XiaoLi xl = new XiaoLi();
    //A调用B的方法
    xl.washFace("大龙虾", this);//this指的是小明这个类实现的EatRice接口
   }
 
   @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调用了A的方法
    er.eat(food);
   }
}
测试Demo:

public class demo {
   public static void main(String args[]) {
    XiaoMing xm = new XiaoMing();
    xm.eatFood();
   }
}

测试结果：

这样子就通过接口的形式实现了软编码。通过接口的形式我可以实现小李洗漱完后，和小王一起去上网。代码如下

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

实例三：Tom做题

数学老师让Tom做一道题，并且Tom做题期间数学老师不用盯着Tom，而是在玩手机，等Tom把题目做完后再把答案告诉老师。

2 数学老师需要提供一个方法以便Tom做完题目以后能够将答案告诉他。
3 Tom需要数学老师的一个引用，以便Tom把答案给这位老师，而不是隔壁的体育老师。

回调接口，可以理解为老师接口

//回调指的是A调用B来做一件事，B做完以后将结果告诉给A，这期间A可以做别的事情。
    //这个接口中有一个方法，意为B做完题目后告诉A时使用的方法。
    //所以我们必须提供这个接口以便让B来回调。
    //回调接口，
    public interface CallBack {
        void tellAnswer(int res);
    }

​

数学老师类

​

//老师类实例化回调接口，即学生写完题目之后通过老师的提供的方法进行回调。
    //那么学生如何调用到老师的方法呢，只要在学生类的方法中传入老师的引用即可。
    //而老师需要指定学生答题，所以也要传入学生的实例。
public class Teacher implements CallBack{
    private Student student;

    Teacher(Student student) {
        this.student = student;
    }

    void askProblem (Student student, Teacher teacher) {
        //main方法是主线程运行，为了实现异步回调，这里开启一个线程来操作
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                student.resolveProblem(teacher);
            }
        }).start();
        //老师让学生做题以后，等待学生回答的这段时间，可以做别的事，比如玩手机./
        //而不需要同步等待，这就是回调的好处。
        //当然你可以说开启一个线程让学生做题就行了，但是这样无法让学生通知老师。
        //需要另外的机制去实现通知过程。
        // 当然，多线程中的future和callable也可以实现数据获取的功能。
        for (int i = 1;i < 4;i ++) {
            System.out.println("等学生回答问题的时候老师玩了 " + i + "秒的手机");
        }
    }

    @Override
    public void tellAnswer(int res) {
        System.out.println("the answer is " + res);
    }
}

学生接口

//学生的接口，解决问题的方法中要传入老师的引用，否则无法完成对具体实例的回调。
    //写为接口的好处就是，很多个学生都可以实现这个接口，并且老师在提问题时可以通过
    //传入List<Student>来聚合学生，十分方便。
public interface Student {
    void resolveProblem (Teacher teacher);
}

学生Tom

public class Tom implements Student{

    @Override
    public void resolveProblem(Teacher teacher) {
        try {
            //学生思考了3秒后得到了答案，通过老师提供的回调方法告诉老师。
            Thread.sleep(3000);
            System.out.println("work out");
            teacher.tellAnswer(111);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

测试类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        Student tom = new Tom();
        Teacher lee = new Teacher(tom);
        lee.askProblem(tom, lee);
        //结果
//        等学生回答问题的时候老师玩了 1秒的手机
//        等学生回答问题的时候老师玩了 2秒的手机
//        等学生回答问题的时候老师玩了 3秒的手机
//        work out
//        the answer is 111
    }
}

参考文章

微信公众号

Java技术江湖

如果大家想要实时关注我更新的文章以及分享的干货的话，可以关注我的公众号【Java技术江湖】一位阿里 Java 工程师的技术小站，作者黄小斜，专注 Java 相关技术：SSM、SpringBoot、MySQL、分布式、中间件、集群、Linux、网络、多线程，偶尔讲点Docker、ELK，同时也分享技术干货和学习经验，致力于Java全栈开发！

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个人公众号：黄小斜

作者是 985 硕士，蚂蚁金服 JAVA 工程师，专注于 JAVA 后端技术栈：SpringBoot、MySQL、分布式、中间件、微服务，同时也懂点投资理财，偶尔讲点算法和计算机理论基础，坚持学习和写作，相信终身学习的力量！

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