【Java 设计模式】Callback 模式：掌握异步通信

【Java设计模式】Callback模式：掌握异步通信

一、概述

在Java开发中，Callback模式是一种重要的设计模式，用于处理异步通信和事件处理。本文将详细介绍Callback模式的意图、解释、编程示例、适用场景、实际应用、优点和权衡。同时，还将提供示例代码的下载链接，方便读者进行学习和实践。

二、Callback设计模式的别名

• Call-After（事后调用）
• Event-Subscription（事件订阅）
• Listener（监听器）

三、Callback设计模式的意图

Java中的Callback设计模式是将一段可执行代码作为参数传递给其他代码，期望后者在合适的时候回调（执行）该参数。

四、Callback模式的详细解释及实际示例

1. 实际示例：
   • Callback设计模式的一个现实世界类比可以在餐饮业中找到。想象一下，你在一家繁忙的餐厅下单。你不是在柜台等待食物准备好，而是向收银员提供你的电话号码。一旦你的订单准备好，厨房工作人员会打电话或发短信通知你，你的餐点已准备好可供取餐。
   • 在这个类比中，下单类似于启动一个异步任务。提供你的电话号码类似于传递一个回调函数。厨房准备你的订单代表异步处理，你收到的通知是回调被执行，允许你在无需空等的情况下取回你的餐点。这种任务启动和任务完成的分离是Callback设计模式的本质。
2. 通俗解释：
   • Callback是一个传递给执行器的方法，它将在定义的时刻被调用。
3. 维基百科解释：
   • 在计算机编程中，回调，也称为“事后调用”函数，是任何作为参数传递给其他代码的可执行代码；期望其他代码在给定的时间回调（执行）该参数。

五、Java中Callback模式的编程示例

我们需要在执行任务完成后得到通知。我们将一个回调方法传递给执行器，并等待它回调我们。
Callback是一个简单的接口，只有一个方法。

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

最后，这是我们执行任务并在完成时接收回调的方式。

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.

六、何时在Java中使用Callback模式

在以下情况下使用Callback模式：

1. 在GUI应用程序或事件驱动系统中进行异步事件处理。
2. 实现通知机制，其中某些事件需要触发其他组件的动作。
3. 解耦需要交互但彼此没有直接依赖的模块或组件。

七、Callback模式在Java中的实际应用

1. GUI框架经常使用回调来处理事件，如用户交互（点击、按键）。
2. Node.js严重依赖回调来进行非阻塞I/O操作。
3. 处理异步操作的框架，如JavaScript中的Promises，使用回调来处理异步任务的解决或拒绝。
4. 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。

八、Callback模式的优点和权衡

优点：

1. 将操作的执行逻辑与信号或通知逻辑解耦，增强了模块性和可重用性。
2. 促进异步处理，提高了应用程序的响应性和可扩展性。
3. 实现了一种反应式编程模型，其中组件可以在事件发生时做出反应。

权衡：

1. 回调地狱或末日金字塔：深度嵌套的回调可能导致代码难以阅读和维护。
2. 控制反转可能导致更难跟踪的代码流，使调试更具挑战性。
3. 在错误处理方面可能存在潜在问题，特别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。

通过本文的介绍，相信大家对Java中的Callback模式有了更深入的了解。在实际开发中，合理运用Callback模式可以提高应用程序的异步处理能力和响应性，但需要注意避免回调地狱等问题。