Vert.x编程指南|Vert.x 4 异步编程 - Futures 和 Promises java|开发语言

翻译: 白石(https://github.com/wjw465150/Vert.x-Core-Manual)

由于 Verticle start 方法的签名，你已经接触过 Vert.x 的futures 和 promises。你可能也接触过其他语言，比如 JavaScript。我们将进一步探索这个模型，看看它们是如何用 Vert.x 组合异步操作的有趣原语。
Vert.x 实现了与 Barbara Liskov 和 Liuba Shrira 的原始研究结果一致的 Future 和 Promise 模型。他们引入了 Promise 作为组合异步远程过程调用的语言抽象。
promise保存了一些现在还没有值的计算的值。承诺最终会带着一个结果值或一个错误完成。在异步I/O上下文中，promise自然适合保存异步操作的结果。反过来，future允许您读取最终将从promise中获得的值。

?重要: 总结一下：promise 用于写入最终值，future 用于在可用时读取它。现在让我们看看它在 Vert.x 中是如何工作的。

5.3.1 Vert.x 中的 Futures 和 promises Promise 是由一段即将执行异步操作的代码创建的。例如，假设您要报告异步操作已完成，不是现在，而是在 5 秒内。在 Vert.x 中，您将为此使用计时器，并使用 promise 来保存结果，如下面的清单所示。
清单 5.13 创建一个 promise

Vert.x编程指南|Vert.x 4 异步编程 - Futures 和 Promises

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Promise promise = Promise.promise(); vertx.setTimer(5000, id -> { if (System.currentTimeMillis() % 2L == 0L) { promise.complete("Ok!"); } else { promise.fail(new RuntimeException("Bad luck...")); } }); // (...)

这里的异步操作是一个五秒的定时器，之后promise就完成了。根据当前时间是奇数还是偶数，promise 以一个值完成或因异常而失败。这很好，但我们如何真正从 Promise 中get值？
想要在结果可用时做出反应的代码需要一个future对象。一个Vertx future是从一个promise创建的，然后传递给想要读取该值的代码，如下一个清单所示，即清单5.13的其余部分。
清单 5.14 从一个 Promise 中创建一个future

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Future future = promise.future(); return future; // (...)future .onSuccess(System.out::println) .onFailure(err -> System.out.println(err.getMessage()));

【Vert.x编程指南|Vert.x 4 异步编程 - Futures 和 Promises】Future 接口定义了两种方法，onSuccess 和 onFailure，用于处理值和错误。当我们运行相应的代码时，我们会看到“Ok！” 或“Bad lucky…”在5秒后打印。
我们可以使用Future执行更高级的异步操作，如下面的清单所示。
清单 5.15 高级future 组合操作

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promise.future() .recover(err -> Future.succeededFuture("Let's say it's ok!")) .map(String::toUpperCase) .flatMap(str -> { Promise next = Promise.promise(); vertx.setTimer(3000, id -> next.complete(">>> " + str)); return next.future(); }) .onSuccess(System.out::println);

当 promise 失败时调用 recover 操作，它用于将错误替换为另一个值。您可以将 recover 视为 Java 中的 catch 块的等价物，您可以在其中处理错误。这里，我们只是使用一个成功的future提供一个恢复值，但是在更高级的情况下，当您无法进行恢复时，您也可以使用一个失败的future。
map 操作使用函数转换值，而 flatMap 与另一个异步操作组合。您可以将flatMap 视为“然后”。此处操作获取字符串值并在3秒后将“>>>”添加到其前面。我们还看到了典型的 Promise/Future 模式，我们首先创建一个 Promise，然后执行一个最终完成 Promise 的异步操作，最后返回一个 Future，这样该值就可以被另一段代码使用。
5.3.2 Vert.x 4 中基于Future的 API Vert.x 4 将 Future与回调一起引入核心 API。虽然回调仍然是规范模型，但大多数 API 都可以使用返回Future的变体。
这意味着给定一个方法，void doThis(Handler>)，有一个形式为Future doThis()的变体。下面的清单显示了一个很好的示例，我们在其中启动了一个 HTTP 服务器。
清单 5.16 使用Future方法启动 HTTP 服务器

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@Override public void start(Promise promise) { vertx.createHttpServer() .requestHandler(this::handleRequest) .listen(8080) .onFailure(promise::fail) .onSuccess(ok -> { System.out.println("http://localhost:8080/"); promise.complete(); }); }

我们在前面的例子中看到的 listen 方法接受一个回调接口Handler>，但是在这里它返回一个 Future。然后，我们可以链接调用 onFailure 和 onSuccess 来定义服务器启动或发生错误时要做什么。

注意: 您可以从 Vert.x 3.8 开始使用新的 Promise/Future 接口，但基于Future的 API 仅在 Vert.x 4 中可用。

5.3.3 与 CompletionStage API 的互操作性 Vert.x futures 还可以与 JDK 中的 java.util.concurrent 包的 CompletionStage 接口互操作。 CompletionStage 接口代表异步操作中的一个步骤，因此您可以将其视为future，尤其是当有一个名为 CompletableFuture 的类实现了 CompletionStage 时。例如，Java 11 中的 HTTP 客户端 API 提供了 sendAsync 方法，这些方法返回 CompletableFuture 来发出异步 HTTP 请求。
当您需要与在 API 中使用CompletionStage的库进行交互时，Vert.x 的Future和CompletionStage之间的互操作性非常有用。

注意: Vert.x Future 接口不是 CompletionStage 的子类型。 Vert.x 团队在为 Vert.x 4 准备路线图时考虑了这一点，但我们最终选择了我们自己的接口定义，因为CompletionStage与线程模型无关。实际上，以“async”为后缀的方法提供了变体，您可以在其中传递执行器，例如 CompletionStage thenRunAsync(Runnable,Executor)，而没有执行器参数的变体默认分派到 ForkJoinPool 实例。这些方法可以很容易地跳出 Vert.x 事件循环或工作线程池，因此我们选择提供互操作性，而不是直接在 Vert.x API 中使用 CompletionStage。

以下清单显示了我们如何从 Vert.x Future 迁移到 CompletionStage。
清单 5.17 从 Vert.x Future 到 CompletionStage

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CompletionStage cs = promise.future().toCompletionStage(); cs .thenApply(String::toUpperCase) .thenApply(str -> "~~~ " + str) .whenComplete((str, err) -> { if (err == null) { System.out.println(str); } else { System.out.println("Oh... " + err.getMessage()); } });

这里我们将字符串结果转换为大写，在它前面加上一个字符串，最终调用了whenComplete。请注意，这是一个 BiConsumer，需要测试哪些值或异常参数为 null，才能知道 promise 是否成功完成。同样重要的是要注意，除非您调用异步的 CompletionStage 方法，否则调用将在 Vert.x 线程上执行。
最后但同样重要的是，您也可以将 CompletionStage 转换为 Vert.x Future，如下所示。
清单 5.18 从 CompletionStage 到 Vert.x Future

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CompletableFuture cf = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return "5 seconds have elapsed"; }); Future .fromCompletionStage(cf, vertx.getOrCreateContext()) .onSuccess(System.out::println) .onFailure(Throwable::printStackTrace);

CompletableFuture 实现了 CompletionStage接口，而 supplyAsync 调度了对默认 ForkJoinPool 的调用。将使用该线程池中的一个线程，在返回一个字符串之前休眠5秒钟，该字符串将是’ CompletableFuture '结果。fromCompletionStage 方法转换为 Vert.x Future。该方法有两种变体：一种具有 Vert.x 上下文，用于在上下文上调用 Future 方法，如onSuccess，另一种调用将发生在完成提供的CompletionStage 实例的任何线程上。
5.3.4 Vert.x Future的收集器服务回到边缘服务示例，我们可以利用使用 Future 的 Vert.x API。我们将使用清单 5.16 中较早的 verticle start 方法。
首先，我们可以在下面的清单中定义 fetchTemperature 方法来从服务中获取温度。
清单 5.19 使用基于Future的 API 获取温度

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private Future fetchTemperature(int port) { return webClient .get(port, "localhost", "/") .expect(ResponsePredicate.SC_SUCCESS) .as(BodyCodec.jsonObject()) .send() .map(HttpResponse::body); }

该方法返回一个JsonObject的future，为了实现这一点，我们使用WebClient HttpRequest send方法返回future，然后映射结果以仅提取JSON数据。
在接下来显示的 handleRequest 方法中收集温度。
清单 5.20 使用基于Future的 API 收集温度

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private void handleRequest(HttpServerRequest request) { CompositeFuture.all( fetchTemperature(3000), fetchTemperature(3001), fetchTemperature(3002)) .flatMap(this::sendToSnapshot) .onSuccess(data -> request.response() .putHeader("Content-Type", "application/json") .end(data.encode())) .onFailure(err -> { logger.error("Something went wrong", err); request.response().setStatusCode(500).end(); }); }

你可以使用CompositeFuture将多个future组合成一个。all静态方法的结果是，当所有的future完成时，该future会完成，当任何future失败时，该future会失败。还有具有不同语义的any和join方法。
一旦成功接收到所有温度，对flatMap的调用将数据发送到快照服务，这是一个异步操作。 sendToSnapshot 方法的代码显示在以下清单中。
清单 5.21 使用基于Future的 API 将数据发送到快照服务

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private Future sendToSnapshot(CompositeFuture temps) { List tempData = https://www.it610.com/article/temps.list(); JsonObject data = new JsonObject() .put("data", new JsonArray() .add(tempData.get(0)) .add(tempData.get(1)) .add(tempData.get(2))); return webClient .post(4000, "localhost", "/") .expect(ResponsePredicate.SC_SUCCESS) .sendJson(data) .map(response -> data); }

这段代码与fetchTemperature类似，因为我们使用了一个返回Future的WebClient方法。