java 异步编程
Posted Mflyyou
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了java 异步编程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
前言
在 java 中你不了解异步编程，crud 完全没有问题，但是有的需求你无法优雅的实现。
js 也存在异步编程，当你理解了用同步的思维编写异步的代码时，相信你在编程上的造诣又更进一步。
大多人都在追捧微服务，可能他们只会用 Ribbon 和 Feign。微服务是一个架构上的选择，当你没有达到架构层次时，我认为你应该更加注重业务上的代码编写，即微服务中单体服务代码的编写。
单体服务性能极差，你的微服务整体性能也好不到哪里去，只能通过限流、熔断外加多部署机器来解决并发低的问题。在你想玩微服务之前，并发玩好了再考虑高并发。先把 java 中 juc 包下的并发相关的知识整的明明白白再进行下一步，这花不了几个时间。微服务是你进阶之后再学的。
本来打算继续写 mysql，但实在提不起来我的兴致（还需要看书研究，毕竟是个黑盒研究），只好拿这篇完成任务了。
本文内容
-
js 中 Promise 和 async await 的一个列子 -
SpringBoot 中异步编程 -
Future -
CompletableFuture
js 异步编程
要习惯使用 Promise ，避免把 fn 当成参数传递，避免回调地狱。这不仅仅是 api 调用的问题，这是你编程思想转变。
const awaitFunc = function _awaitFunc() {
return Promise.resolve('awaitFunc').then(data => {
console.log(data);
return 'awaitFunc-then-return-data';
});
};
const async = async function _async() {
setTimeout(() => {
console.log('验证加入了宏任务队列---1');
}, 0);
// 加不加 await 有什么区别？
await awaitFunc().then(data => {
console.log(data);
setTimeout(() => {
console.log('验证加入了宏任务队列---2');
}, 0);
});
console.log('awaitFunc 执行完在打印');
};
async();
SpringBoot 中异步编程
在 SpringBoot @EnableAsync 和 @Async 就可以助你异步编程。底层原理就是 ThreadPoolExecutor 和 Future 的封装。
我们拿这个烧水举例子，当你同步串行执行，需要消耗 20 分钟。同步编程思维模型较简单，容易实现。
当你多线程异步执行，只需要消耗 16 分钟。异步编程思维模型稍微复杂一点，多线程之间通信异步转同步是一个挑战。
@GetMapping("/tea/async")
public RetUtil makeTeaAsync() throws InterruptedException, ExecutionException {
// Stopwatch 用于计算代码执行时间
final Stopwatch started = Stopwatch.createStarted();
final Future asyncResult = makeTeaService.boilWater();
final Future asyncResult1 = makeTeaService.washTeaCup();
asyncResult.get();
asyncResult1.get();
final long elapsed = started.elapsed(TimeUnit.SECONDS);
String str = StrUtil.format("任务执行了 {} 秒", elapsed);
final MakeTeaVO makeTeaVO = new MakeTeaVO();
makeTeaVO.setMessage(str);
return RetUtil.success(makeTeaVO);
}
@Service
public class IMakeTeaServiceImpl implements IMakeTeaService {
@Override
@Async
public AsyncResult<String> boilWater() throws InterruptedException {
System.out.println("洗水壶");
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println("烧开水");
TimeUnit.SECONDS.sleep(15);
return new AsyncResult("洗水壶->烧开水");
}
@Override
@Async
public AsyncResult<String> washTeaCup() throws InterruptedException {
System.out.println("洗茶杯");
System.out.println("洗茶壶");
System.out.println("拿茶叶");
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
return new AsyncResult("洗茶杯,洗茶壶,拿茶叶");
}
}
AsyncResult 是 Future 的实现类，当调用 Future.get 会阻塞等待结果的返回。@Async 也可以指定在那个线程池中执行任务。
final Future asyncResult = makeTeaService.boilWater();
final Future asyncResult1 = makeTeaService.washTeaCup();
asyncResult.get();
asyncResult1.get();
这个 Demo 的实现，需要调用两次 Furute.get() 算是个不优雅的实现。
@Override
public String makeTea() throws InterruptedException {
final CountDownLatch count = new CountDownLatch(2);
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(() -> {
System.out.println("洗水壶");
System.out.println("烧开水");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(16);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
count.countDown();
}
});
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(() -> {
System.out.println("洗茶杯");
System.out.println("洗茶壶");
System.out.println("拿茶叶");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
count.countDown();
}
});
count.await();
System.out.println("泡茶");
return "";
}
@GetMapping("/tea/async2")
public RetUtil makeTeaAsync2() throws InterruptedException, ExecutionException {
final Stopwatch started = Stopwatch.createStarted();
makeTeaService.makeTea();
final long elapsed = started.elapsed(TimeUnit.SECONDS);
String str = StrUtil.format("任务执行了 {} 秒", elapsed);
final MakeTeaVO makeTeaVO = new MakeTeaVO();
makeTeaVO.setMessage(str);
return RetUtil.success(makeTeaVO);
}
使用 CountDownLatch 将异步代码转换为同步返回，这只是另一个实现
Future
public interface Future<V> {
/**
* 尝试取消这个任务的执行.
* 如果任务执行完成之后,调用 cancel 返回 false.
* 如果任务已经被取消了,调用 cancel 也会返回 false
*
* 如果任务已经执行了, mayInterruptIfRunning 标志是否中断执行任务的线程.
* mayInterruptIfRunning 为 true 会触发线程的中断(当线程睡眠,会抛出异常 InterruptedException),
* 为 false 时不中断任务执行,只改变 Future 的状态
*
* 调用了 cancel 方法,调用 get 方法会抛出异常
*/
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
/**
* 任务完成之前调用 cancel ,此方法返回 true
*/
boolean isCancelled();
/**
* 任务完成返回 true
*/
boolean isDone();
/**
* 等待任务完成,然后返回其结果
* @return the computed result
* @throws CancellationException if the computation was cancelled
* @throws ExecutionException if the computation threw an exception
* @throws InterruptedException if the current thread was interrupted while waiting
*/
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
/**
* 等待任务完成,然后返回其结果.超时没有返回，抛出异常 TimeoutException
*/
V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
Future.cancel(true) 会触发线程休眠的中断，即 TimeUnit.SECONDS.sleep(10); 会抛出异常。
Future.cancel(true) 或者 Future.cancel(false) 都会触发 Future.get() 异常。
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
final Future<String> submit = THREAD_POOL_EXECUTOR.submit(() -> {
System.out.println("任务开始执行");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("任务执行完毕");
return "ok";
});
THREAD_POOL_EXECUTOR.execute(() -> {
System.out.println("执行 submit.cancel");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
submit.cancel(false);
});
// submit.get();
System.out.println("整个流程执行结束");
}
JDK 提供 Future 的实现 FutureTask 源码相对较简单，不再展开。
CompletableFuture
由于 Future 使用的局限性：不能链式调用、多个异步计算的结果不能传递下一个异步任务（可以做到，但是编程稍微复杂），异步执行异常的捕获处理
从 JDK 1.8 开始，大佬 Doug Lea 带来了更加容易的异步编程模型，CompletableFuture。
CompletableFuture 可以做到
1、获取异步执行的结果链式传递下一个异步去执行
2、异步执行时，你有机会处理异步执行时发生的异常
总之，CompletableFuture 很想。
CompletableFuture 实现比较复杂，有的地方不是那么容易理解，当你理解其实现思想，你也算是一只脚迈入了响应式编程中去了。
开胃小菜
public class CompletableFutureBlog1 {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
final Stopwatch started = Stopwatch.createStarted();
// 洗水壶,烧水
CompletableFuture<String> completableFuture1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("洗水壶");
System.out.println("烧水");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(16);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "洗水壶 -> 烧水";
});
// 洗茶壶,洗茶杯 -> 拿茶叶
CompletableFuture<String> completableFuture2 =
CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("洗茶壶");
System.out.println("洗茶杯");
System.out.println("拿茶叶");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "洗茶壶,洗茶杯 -> 拿茶叶";
});
// 组合二者异步运算的结果,传递给方法计算
final CompletableFuture<String> completableFuture = completableFuture2.thenCombine(completableFuture1, (result2, result1) -> {
System.out.println(StrUtil.format("result2 是 洗茶壶,洗茶杯 -> 拿茶叶: {}", result2));
System.out.println(StrUtil.format("result1 是 洗水壶 -> 烧水: {}", result1));
System.out.println("泡茶");
return "泡茶";
});
completableFuture.get();
System.out.println("执行时间: " + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
}
}
runAsync 和 supplyAsync 的区别
runAsync 和 supplyAsync 区别就是你是否需要获取异步计算的结果。当你需要异步处理的结果，你需要 supplyAsync
public class CompletableFutureBlog2 {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
final Stopwatch started = Stopwatch.createStarted();
final CompletableFuture<Integer> ret = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("开始进行耗时的异步计算,消耗 3 秒");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 10;
});
final Integer integer = ret.get();
System.out.println(StrUtil.format("异步执行的结果: {}", integer));
System.out.println("执行时间: " + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
}
}
thenApplyAsync 、thenAcceptAsync 和 thenRunAsync
thenXX 都是为了在上一个异步计算的结束之后执行。
我们对异步计算的结果分为以下几个情况：
-
需要依赖异步计算的结果，并且依赖异步计算的结果计算返回另个一个结果
thenApplyAsync -
依赖异步计算的结果，但是不会产生新的结果，
thenAcceptAsync -
不依赖计算计算的结果，并且没有返回值
thenRunAsync
public class CompletableFutureBlog3 {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
final Stopwatch started = Stopwatch.createStarted();
final CompletableFuture<Integer> ret = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("开始进行耗时的异步计算,消耗 3 秒");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 10;
});
final Integer result = ret.thenApplyAsync(data -> {
System.out.println("依赖上一个异步计算,消耗 5 秒");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return data + 12;
}).get();
System.out.println(StrUtil.format("异步执行的结果: {}", result));
System.out.println("执行时间: " + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
}
}
thenCombineAsync
结合另一个 CompletableFuture 异步计算，当两个异步计算执行完了，执行回调。
计算一个耗时的计算。将这个耗时计算拆成两个耗时的异步计算，当两个异步计算结束，在合并最终的结果
public class CompletableFutureBlog4 {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
final Stopwatch started = Stopwatch.createStarted();
final CompletableFuture<Integer> ret1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("开始进行耗时的异步计算,消耗 3 秒");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 10;
});
final CompletableFuture<Integer> ret2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
System.out.println("开始进行耗时的异步计算,消耗 5 秒");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return 10;
});
final CompletableFuture<Integer> integerCompletableFuture = ret2.thenCombineAsync(ret1, (result1, result2) -> result1 + result2);
final Integer result = integerCompletableFuture.get();
System.out.println(StrUtil.format("异步执行的结果: {}", result));
System.out.println("执行时间: " + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
}
}
allOf 和 anyOf
可以组合多个 CompletableFuture ，当每个 CompletableFuture 都执行完，执行后续逻辑。
public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs) {
return andTree(cfs, 0, cfs.length - 1);
}
可以组合多个 CompletableFuture ，当任何一个 CompletableFuture 都执行完，执行后续逻辑。
public static CompletableFuture<Object> anyOf(CompletableFuture<?>... cfs) {
return orTree(cfs, 0, cfs.length - 1);
}
future,future2,future3 执行完之后，再执行后续逻辑。
public class CompletableFutureBlog5 {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
final Stopwatch started = Stopwatch.createStarted();
final CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(1);
});
final CompletableFuture<Void> future2 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(1);
});
final CompletableFuture<Void> future3 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(1);
});
final CompletableFuture<Void> future1 = CompletableFuture.allOf(future3, future2, future);
future1.get();
System.out.println("执行时间: " + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
}
}
将上述 demo 中 allOf 替换为 anyOf，当任一 CompletableFuture 执行完毕，future1.get(); 就会返回结果。
别的方法看参数和注释就学会了。就不再一一列举了。
当使用的时候，先考虑要不要依赖异步计算的结果，要不要处理异常，要不要返回新的异步计算结果，从这几个方面就可以知道选择哪个 api 了。
以上是关于java 异步编程的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章