详解Java的回调机制

模块之间总是存在这一定的接口，从调用方式上看，可以分为三类：同步调用、回调和异步调用。下面着重详解回调机制。

1. 概述

Java 中的回调机制是一个比较常见的机制，只是有可能在你的程序中使用得比较少，在一些大型的框架中回调机制随处可见。本文就通过一些具体的实例，慢慢走近 Java 的回调机制。

2.回调

所谓回调：就是A类中调用B类中的某个方法C，然后B类中反过来调用A类中的方法D，D这个方法就叫回调方法。实际在使用的时候，也会有不同的回调形式，比如下面的这几种。

2.1 同步回调

这里我假设这样的一种情况。

A 公司的总监 B 跟他的下属（项目经理 C）说要做一个调研，不过不用 C 自己亲力亲为。可以让经理 C 去安排他下面的程序员 D 去完成。经理 C 找到了程序员 D，并告诉他，现在要完成一个调研任务。并且把调研的结果告诉经理 C。如果有问题，还是要继续的。 因为这里是 C 让 D 去做一件事情，之后 D 还是要将结果与 C 进行沟通。这样就是回调的模型了。下面是一般回调的类图：

首先我们要有一个回调的接口 CallbackInterface

CallbackInterface.java

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

背景里，程序员 D 是要将结果与项目经理 C 进行沟通的，所以这里项目经理需要实现上面的回调接口：

Manager.java

public class Manager implements CallbackInterface {

private Programmer programmer = null;

public Manager(Programmer _programmer) {
   this.programmer = _programmer;
 }

/**
  * 用于 Boss 下达的委托
  */
 public void entrust() {
   arrange();
 }

// 进行安排下属进行 study 工作
 private void arrange() {
   System.out.println("Manager 正在为 Programmer 安排工作");
   programmer.study(Manager.this);
   System.out.println("为 Programmer 安排工作已经完成，Manager 做其他的事情去了。");
 }

@Override
 public boolean check(int result) {
   if (result == 5) {
     return true;
   }
   return false;
 }

}

对于程序员 D 来说他需要持有一个经理 C 的引用，以便与他沟通。不过，这里是总监 B 让 经理 C 去安排的任务。也就是说这里也可以让其他的经理，比如说经理 B1， B2等等。因为经理都实现了回调的接口，所以这里就可以直接让程序员 D 持有这个接口就可以了。如下：

Programmer.java

public class Programmer {

public void study(CallbackInterface callback) {
   int result = 0;
   do {
     result++;
     System.out.println("第 " + result + " 次研究的结果");
   } while (!callback.check(result));

System.out.println("调研任务结束");
 }
}

对于总监来说就更简单明了了，因为这相当于一个 Client 测试：

Boss.java

public class Boss {

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

运行结果：

Manager 正在为 Programmer 安排工作
第 1 次研究的结果
第 2 次研究的结果
第 3 次研究的结果
第 4 次研究的结果
第 5 次研究的结果
调研任务结束
为 Programmer 安排工作已经完成，Manager 做其他的事情去了。

2.2 异步回调

还是上面的例子，你的项目经理不可能要一直等你调研的结果。而是把这个任务交给你之后，他就不管了，他做他的，你做你的。所以，这里需要对回调的函数进行异步处理。
所以，这里我们需要修改 Programmer 类的代码，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 + " 次研究的结果");
     } while (!callback.check(result));

System.out.println("调研任务结束");
   }
 }
}

运行结果:

Manager 正在为 Programmer 安排工作
为 Programmer 安排工作已经完成，Manager 做其他的事情去了。
第 1 次研究的结果
第 2 次研究的结果
第 3 次研究的结果
第 4 次研究的结果
第 5 次研究的结果
调研任务结束

2.3 闭包与回调

闭包（closure）是一个可调用的对象，它记录了一些信息，这些信息来自于创建它的作用域。

2.3.1 普通调用

首先，我们可以看看在正常情况下的调用是怎么进行的。
Incrementable.java

interface Incrementable {
 void increment();
}

这是一个普通的接口（在普通调用里只是普通接口，在回调中就是回调接口，这一点应该很好理解吧）。

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 是一个测试客户端类，没啥好说的，直接看上面的代码。

2.3.2 回调初试

上面的普通调用也没啥好说的，因为这对于一个正常的 Java 程序员来说都应该是想都不用想就可以搞定的事情。

现在如果要构成回调，那么对于程序的结构或是逻辑的思维上都不可能只有一个被调用者（被回调的对象 Callee1），还需要一个调用者对象。调用者可以像下面这样来编写：

Caller.java

class Caller {

private Incrementable callbackReference;

public Caller(Incrementable _callbackReference) {
   callbackReference = _callbackReference;
 }

void go() {
   callbackReference.increment();
 }
}

这里 Caller 持有一个回调接口的引用 callbackReference，就像在上面说到的程序员需要持有一个项目经理的引用，这样就可以通过这个引用来与项目经理沟通。这里的 callbackReference 也正是起到了这个作用。

现在我们来看看测试类的编写：

Callbacks.java

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

对于到目前为止的程序代码，完全可以对比上面项目经理安排程序员调研技术难题的代码。有异曲同工之妙。

2.3.3 闭包回调

相比于正常的回调，闭包回调的核心自然是在于闭包，也就是对作用域的控制。
现在假设有一个用户（其他程序员）自定义了一个 MyInCrement 类，同时包含了一个 increment 的方法。如下：

class MyInCrement {

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

static void f(MyInCrement increment) {
   increment.increment();
 }
}

另外有一个类 Callee2 继承自上面这个类：

class Callee2 extends MyInCrement {

private int i = 0;

public void increment() {
   super.increment();
   i++;
   System.out.println(i);
 }
}

显而易见这里如果要调用 increment() 方法，就变成了一般的函数调用了。所以这里我们需要修改上面的 Callee2 类，修改的目标就是让 Callee2 类可以兼容 MyInCrement 类的 increment() 方法和 Incrementable 的 increment() 方法。修改后：

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，这里的 Closure 类是一个私有的类，这是一个闭包的要素。因为 Closure 类是私有的，那么就要有一个对外开放的接口，用来对 Closure 对象的操作，这里就是上面的 getCallbackReference() 方法。 Caller 类则没有改变。
对于测试客户端就直接看代码吧：

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