Java 消息機制之回調詳解

1. 概述

Java 中的回調機制是一個比較常見的機制，只是有可能在你的程序中使用得比較少，在一些大型的框架中回調機制隨處可見。而在之前的博文《Java設計模式——觀察者模式》及 Android 中對 ListView 的相關操作也有回調身影。本文就通過一些具體的實例，慢慢走近 Java 的回調機制。

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2. 版權說明

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本文作者：Q-WHai
發表日期： 2016年4月24日
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更多內容：分類 >> Thinking in java

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3. 目錄

4. 回調

所謂回調：就是A類中調用B類中的某個方法C，然後B類中反過來調用A類中的方法D，D這個方法就叫回調方法。實際在使用的時候，也會有不同的回調形式，比如下面的這幾種。

4.1 同步回調

這裏我假設這樣的一種情況。
A 公司的總監 B 跟他的下屬（項目經理 C）說要做一個調研，不過不用 C 自己親力親爲。可以讓經理 C 去安排他下面的程序員 D 去完成。
經理 C 找到了程序員 D，並告訴他，現在要完成一個調研任務。並且把調研的結果告訴經理 C。如果有問題，還是要繼續的。
因爲這裏是 C 讓 D 去做一件事情，之後 D 還是要將結果與 C 進行溝通。這樣就是回調的模型了。下面是一般回調的類圖：

首先我們要有一個回調的接口 CallbackInterface
CallbackInterface.java

public interface CallbackInterface {
    public boolean check(int result);
}

背景裏，程序員 D 是要將結果與項目經理 C 進行溝通的，所以這裏項目經理需要實現上面的回調接口：
Manager.java

public class Manager implements CallbackInterface {

    private Programmer programmer = null;
    
    public Manager(Programmer _programmer) {
        this.programmer = _programmer;
    }
    
    /**
     * 用於 Boss 下達的委託
     */
    public void entrust() {
        arrange();
    }
    
    // 進行安排下屬進行 study 工作
    private void arrange() {
        System.out.println("Manager 正在爲 Programmer 安排工作");
        programmer.study(Manager.this);
        System.out.println("爲 Programmer 安排工作已經完成，Manager 做其他的事情去了。");
    }
    
    @Override
    public boolean check(int result) {
        if (result == 5) {
            return true;
        }
        return false;
    }

}

對於程序員 D 來說他需要持有一個經理 C 的引用，以便與他溝通。不過，這裏是總監 B 讓 經理 C 去安排的任務。也就是說這裏也可以讓其他的經理，比如說經理 B1， B2等等。因爲經理都實現了回調的接口，所以這裏就可以直接讓程序員 D 持有這個接口就可以了。如下：
Programmer.java

public class Programmer {

    public void study(CallbackInterface callback) {
        int result = 0;
        do {
            result++;
            System.out.println("第 " + result + " 次研究的結果");
        } while (!callback.check(result));
        
        System.out.println("調研任務結束");
    }
}

對於總監來說就更簡單明瞭了，因爲這相當於一個 Client 測試：
Boss.java

public class Boss {

    public static void main(String[] args) {
        Manager manager = new Manager(new Programmer());
        manager.entrust();
    }
}

運行結果

Manager 正在爲 Programmer 安排工作
第 1 次研究的結果
第 2 次研究的結果
第 3 次研究的結果
第 4 次研究的結果
第 5 次研究的結果
調研任務結束
爲 Programmer 安排工作已經完成，Manager 做其他的事情去了。

4.2 異步回調

還是上面的例子，你的項目經理不可能要一直等你調研的結果。而是把這個任務交給你之後，他就不管了，他做他的，你做你的。所以，這裏需要對回調的函數進行異步處理。
所以，這裏我們需要修改 Programmer 類的代碼，修改如下：
Programmer.java

public class Programmer {

    public Programmer() {
    }
    
    public void study(CallbackInterface callback) {
        new StudyThread(callback).start();
    }
    
    // --------------------------- Programmer 正在做的工作 ---------------------------
    
    class StudyThread extends Thread {
        
        CallbackInterface callback = null;
        
        public StudyThread(CallbackInterface _callback) {
            callback = _callback;
        }
        
        @Override
        public void run() {
            int result = 0;
            do {
                result++;
                System.out.println("第 " + result + " 次研究的結果");
            } while (!callback.check(result));
            
            System.out.println("調研任務結束");
        }
    }
}

運行結果

Manager 正在爲 Programmer 安排工作
爲 Programmer 安排工作已經完成，Manager 做其他的事情去了。
第 1 次研究的結果
第 2 次研究的結果
第 3 次研究的結果
第 4 次研究的結果
第 5 次研究的結果
調研任務結束

4.3 閉包與回調

閉包（closure）是一個可調用的對象，它記錄了一些信息，這些信息來自於創建它的作用域。

這一部分的內容主要是參見於《Java 編程思想》一書，具體細節大家可以參見此書。
可能很多人在閱讀《Java 編程思想》的時候有一些小迷糊，迷糊的原因可能多種多樣。只是書中的代碼展示部分的確有一些頭痛，沒有什麼結構可言（這個只是我個人的閱讀習慣，無關書籍本身的經典性），所以閱讀起來不是很給力吧。下面就我閱讀時的一個小總結。

4.3.1 普通調用

首先，我們可以看看在正常情況下的調用是怎麼進行的。
Incrementable.java

interface Incrementable {
    void increment();
}

這是一個普通的接口（在普通調用裏只是普通接口，在回調中就是回調接口，這一點應該很好理解吧）。

Callee1.java

class Callee1 implements Incrementable {

    private int i = 0;
    
    @Override
    public void increment() {
        i++;
        System.out.println(i);
    }

}

Callbacks.java

public class Callbacks {
    public static void main(String[] args) {
        Callee1 callee1 = new Callee1();
        callee1.increment();
    }
}

Callbacks 是一個測試客戶端類，沒啥好說的，直接看上面的代碼。

4.3.2 回調初試

上面的普通調用也沒啥好說的，因爲這對於一個正常的 Java 程序員來說都應該是想都不用想就可以搞定的事情。
現在如果要構成回調，那麼對於程序的結構或是邏輯的思維上都不可能只有一個被調用者（被回調的對象 Callee1），還需要一個調用者對象。調用者可以像下面這樣來編寫：
Caller.java

class Caller {

    private Incrementable callbackReference;
    
    public Caller(Incrementable _callbackReference) {
        callbackReference = _callbackReference;
    }
    
    void go() {
        callbackReference.increment();
    }
}

這裏 Caller 持有一個回調接口的引用 callbackReference，就像在上面說到的程序員需要持有一個項目經理的引用，這樣就可以通過這個引用來與項目經理溝通。這裏的 callbackReference 也正是起到了這個作用。
現在我們來看看測試類的編寫：
Callbacks.java

public class Callbacks {
    public static void main(String[] args) {
        Callee1 callee1 = new Callee1();        
        Caller caller1 = new Caller(callee1);
        caller1.go();
    }
}

對於到目前爲止的程序代碼，完全可以對比上面項目經理安排程序員調研技術難題的代碼。有異曲同工之妙。

4.3.3 閉包回調

相比於正常的回調，閉包回調的核心自然是在於閉包，也就是對作用域的控制。
現在假設有一個用戶（其他程序員）自定義了一個 MyInCrement 類，同時包含了一個 increment 的方法。如下：

class MyInCrement {

    public void increment() {
        System.out.println("MyCrement.increment");
    }
    
    static void f(MyInCrement increment) {
        increment.increment();
    }
}

另外有一個類 Callee2 繼承自上面這個類：

class Callee2 extends MyInCrement {

    private int i = 0;
    
    public void increment() {
        super.increment();
        i++;
        System.out.println(i);
    }
}

顯而易見這裏如果要調用 increment() 方法，就變成了一般的函數調用了。所以這裏我們需要修改上面的 Callee2 類，修改的目標就是讓 Callee2 類可以兼容 MyInCrement 類的 increment() 方法和 Incrementable 的 increment() 方法。修改後：

class Callee2 extends MyInCrement {

    private int i = 0;
    
    public void increment() {
        super.increment();
        i++;
        System.out.println(i);
    }
    
    private class Closure implements Incrementable {

        @Override
        public void increment() {
            Callee2.this.increment();
        }
    }
    
    Incrementable getCallbackReference() {
        return new Closure();
    }
}

注意，這裏的 Closure 類是一個私有的類，這是一個閉包的要素。因爲 Closure 類是私有的，那麼就要有一個對外開放的接口，用來對 Closure 對象的操作，這裏就是上面的 getCallbackReference() 方法。 Caller 類則沒有改變。
對於測試客戶端就直接看代碼吧：

public class Callbacks {
    public static void main(String[] args) {        
        Callee2 callee2 = new Callee2();
        Caller caller2 = new Caller(callee2.getCallbackReference());
        caller2.go();
    }
}

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5. Ref

• http://blog.csdn.net/pi9nc/article/details/23169357
• http://blog.csdn.net/xiaanming/article/details/8703708/
• 《Java 編程思想》

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