java同步和异步的区别

Posted 2023-05-12

java同步和异步的区别如下：

一、根据情况需要专门的线程方式

如果数据将在线程间共享.例如正在写的数据以后可能被另一个线程读到,或者正在读的数据可能已经被另一个线程写过了,那么这些数据就是共享数据,必须进行同步存取. 

当应用程序在对象上调用了一个需要花费很长时间来执行的方法,并且不希望让程序等待方法的返回时,就应该使用异步编程,在很多情况下采用异步途径往往更有效率.

二、应用不同：

Java同步:

基本概念:每个Object都会有1个锁.同步就是串行使用一些资源.

(说明:以下有些例子为了突出重点,省略了不必要的代码.非凡是省掉了一些成员变量,就是需要同步的对象.)

1. 多线程中对共享、可变的数据进行同步.

对于函数中的局部变量没必要进行同步.

对于不可变数据,也没必要进行同步.

多线程中访问共享可变数据才有必要.

2. 单个线程中可以使用synchronized,而且可以嵌套,但无意义.

class Test

public static void main(String[] args)

Test t = new Test();

synchronized(t)

synchronized(t)

System.out.println("ok!");

3. 对象实例的锁

class Test

public synchronized void f1()

//do something here

public void f2()

synchronized(this)

//do something here

上面的f1()和f2()效果一致, synchronized取得的锁都是Test某个实列(this)的锁.

比如: Test t = new Test();

线程A调用t.f2()时, 线程B无法进入t.f1(),直到t.f2()结束.

作用: 多线程中访问Test的同一个实例的同步方法时会进行同步.

4. class的锁

class Test

final static Object o= new Object();

public static synchronized void f1()

//do something here

public static void f2()

synchronized(Test.class)

//do something here

public static void f3()

try

synchronized (Class.forName("Test"))

//do something here

catch (ClassNotFoundException ex)

public static void g()

synchronized(o)

//do something here

上面f1(),f2(),f3(),g()效果一致

f1(),f2(),f3()中synchronized取得的锁都是Test.class的锁.

g()是自己产生一个对象o,利用o的锁做同步

作用: 多线程中访问此类或此类任一个实例的同步方法时都会同步. singleton模式lazily initializing属于此类.

5. static method

class Test

private static int v = 0;

public static void f1()

//do something, 但函数中没用用到v

public synchronized static void f2()

//do something, 函数中对v进行了读/写.

多线程中使用Test的某个实列时,

(1) f1()是线程安全的,不需要同步

(2) f2()这个静态方法中使用了函数外静态变量,所以需要同步.

Java异步:

1、 它要能适应不同类型的请求:

本节用 makeString来说明要求有返回值的请求.用displayString来说明不需要返回值的请求.

2、 要能同时并发处理多个请求,并能按一定机制调度:

本节将用一个队列来存放请求,所以只能按FIFO机制调度,你可以改用LinkedList,就可以简单实现一个优先级(优先级高的addFirst,低的addLast).

3、有能力将调用的边界从线程扩展到机器间(RMI)

4、分离过度耦合,如分离调用句柄(取货凭证)和真实数据的实现.分离调用和执行的过程,可以尽快地将调返回.

现在看具体的实现:

public interface Axman

Result resultTest(int count,char c);

void noResultTest(String str);

这个接口有两个方法要实现,就是有返回值的调用resultTest和不需要返回值的调用

noResultTest, 我们把这个接口用一个代理类来实现,目的是将方法调用转化为对象,这样就可以将多个请求(多个方法调)放到一个容器中缓存起来,然后统一处理,因为 Java不支持方法指针,所以把方法调用转换为对象,然后在这个对象上统一执行它们的方法,不仅可以做到异步处理,而且可以将代表方法调用的请求对象序列化后通过网络传递到另一个机器上执行(RMI).这也是Java回调机制最有力的实现.

一个简单的例子.

如果 1: 做A

如果 2: 做B

如果 3: 做C

如果有1000个情况,你不至于用1000个case吧?以后再增加呢?

所以如果C/C++程序员,会这样实现: (c和c++定义结构不同)

type define struct MyStruct

int mark;

(*fn) ();

MyList;

然后你可以声明这个结构数据:

1,A,

2,B

3,C

做一个循环:

for(i=0;i<length;i++)

if(数据组[i].mark == 传入的值) (数据组[i].*fn)();

简单说c/c++中将要被调用的涵数可以被保存起来,然后去访问,调用,而Java中,我们无法将一个方法保存,除了直接调用,所以将要调用的方法用子类来实现,然后把这些子类实例保存起来,然后在这些子类的实现上调用方法:

interface My

void test();

参考技术A 同步 就是 阻塞式，也就是等待过程结束。。。。。

异步就是开始一个 过程，不等待返回、就继续别的过程

java中5种异步转同步方法

先来说一下对异步和同步的理解：

同步调用：调用方在调用过程中，持续等待返回结果。
异步调用：调用方在调用过程中，不直接等待返回结果，而是执行其他任务，结果返回形式通常为回调函数。

其实，两者的区别还是很明显的，这里也不再细说，我们主要来说一下Java如何将异步调用转为同步。换句话说，就是需要在异步调用过程中，持续阻塞至获得调用结果。

不卖关子，先列出五种方法，然后一一举例说明：

• 使用wait和notify方法,synchronized
• 使用条件锁ReentrantLock
• Future
• 使用CountDownLatch
• 使用CyclicBarrier

0.构造一个异步调用

首先，写demo需要先写基础设施，这里的话主要是需要构造一个异步调用模型。异步调用类:

public class AsyncCall {

    private Random random = new Random(System.currentTimeMillis());

    private ExecutorService tp = Executors.newSingleThreadExecutor();

    //demo1,2,4,5调用方法
    public void call(BaseDemo demo){

        new Thread(()->{
            long res = random.nextInt(10);

            try {
                Thread.sleep(res*1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            demo.callback(res);
        }).start();


    }

    //demo3调用方法
    public Future<Long> futureCall(){

        return tp.submit(()-> {
            long res = random.nextInt(10);

            try {
                Thread.sleep(res*1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return res;
        });

    }

    public void shutdown(){

        tp.shutdown();

    }

}

我们主要关心call方法，这个方法接收了一个demo参数，并且开启了一个线程，在线程中执行具体的任务，并利用demo的callback方法进行回调函数的调用。大家注意到了这里的返回结果就是一个[0,10)的长整型，并且结果是几，就让线程sleep多久——这主要是为了更好地观察实验结果，模拟异步调用过程中的处理时间。
至于futureCall和shutdown方法，以及线程池tp都是为了demo3利用Future来实现做准备的。

demo的基类:

public abstract class BaseDemo {

    protected AsyncCall asyncCall = new AsyncCall();

    public abstract void callback(long response);

    public void call(){
        System.out.println("发起调用");
        asyncCall.call(this);
        System.out.println("调用返回");
    }

}

BaseDemo非常简单，里面包含一个异步调用类的实例，另外有一个call方法用于发起异步调用，当然还有一个抽象方法callback需要每个demo去实现的——主要在回调中进行相应的处理来达到异步调用转同步的目的。

1. 使用wait和notify方法

这个方法其实是利用了锁机制，直接贴代码：

public class Demo1 extends BaseDemo{

    private final Object lock = new Object();

    @Override
    public void callback(long response) {
        System.out.println("得到结果");
        System.out.println(response);
        System.out.println("调用结束");

        synchronized (lock) {
            lock.notifyAll();
        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        Demo1 demo1 = new Demo1();

        demo1.call();

        synchronized (demo1.lock){
            try {
                demo1.lock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.println("主线程内容");

    }
}

可以看到在发起调用后，主线程利用wait进行阻塞，等待回调中调用notify或者notifyAll方法来进行唤醒。注意，和大家认知的一样，这里wait和notify都是需要先获得对象的锁的。在主线程中最后我们打印了一个内容，这也是用来验证实验结果的，如果没有wait和notify，主线程内容会紧随调用内容立刻打印；而像我们上面的代码，主线程内容会一直等待回调函数调用结束才会进行打印。

没有使用同步操作的情况下，打印结果：

发起调用
调用返回
主线程内容
得到结果
1
调用结束

而使用了同步操作后：

发起调用
调用返回
得到结果
9
调用结束
主线程内容

2. 使用条件锁

和方法一的原理类似：

public class Demo2 extends BaseDemo {

    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition con = lock.newCondition();

    @Override
    public void callback(long response) {

        System.out.println("得到结果");
        System.out.println(response);
        System.out.println("调用结束");
        lock.lock();
        try {
            con.signal();
        }finally {
            lock.unlock();
        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        Demo2 demo2 = new Demo2();

        demo2.call();

        demo2.lock.lock();

        try {
            demo2.con.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            demo2.lock.unlock();
        }
        System.out.println("主线程内容");
    }
}

基本上和方法一没什么区别，只是这里使用了条件锁，两者的锁机制有所不同。

3. Future

使用Future的方法和之前不太一样，我们调用的异步方法也不一样。

public class Demo3{

    private AsyncCall asyncCall = new AsyncCall();

    public Future<Long> call(){

        Future<Long> future = asyncCall.futureCall();

        asyncCall.shutdown();

        return future;

    }

    public static void main(String[] args) {

        Demo3 demo3 = new Demo3();

        System.out.println("发起调用");
        Future<Long> future = demo3.call();
        System.out.println("返回结果");

        while (!future.isDone() && !future.isCancelled());

        try {
            System.out.println(future.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("主线程内容");

    }
}

我们调用futureCall方法，方法中会想线程池tp提交一个Callable，然后返回一个Future，这个Future就是我们demo3中call中得到的，得到future对象之后就可以关闭线程池啦，调用asyncCall的shutdown方法。关于关闭线程池这里有一点需要注意，我们回过头来看看asyncCall的shutdown方法：

public void shutdown(){

    tp.shutdown();

}

发现只是简单调用了线程池的shutdown方法，然后我们说注意的点，这里最好不要用tp的shutdownNow方法，该方法会试图去中断线程中中正在执行的任务；也就是说，如果使用该方法，有可能我们的future所对应的任务将被中断，无法得到执行结果。
然后我们关注主线程中的内容，主线程的阻塞由我们自己来实现，通过future的isDone和isCancelled来判断执行状态，一直到执行完成或被取消。随后，我们打印get到的结果。

4. 使用CountDownLatch

使用CountDownLatch或许是日常编程中最常见的一种了，也感觉是相对优雅的一种：

public class Demo4 extends BaseDemo{

    private final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

    @Override
    public void callback(long response) {

        System.out.println("得到结果");
        System.out.println(response);
        System.out.println("调用结束");

        countDownLatch.countDown();

    }

    public static void main(String[] args) {

        Demo4 demo4 = new Demo4();

        demo4.call();

        try {
            demo4.countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("主线程内容");

    }
}

正如大家平时使用的那样，此处在主线程中利用CountDownLatch的await方法进行阻塞，在回调中利用countDown方法来使得其他线程await的部分得以继续运行。
当然，这里和demo1和demo2中都一样，主线程中阻塞的部分，都可以设置一个超时时间，超时后可以不再阻塞。

5. 使用CyclicBarrier

CyclicBarrier的情况和CountDownLatch有些类似：

public class Demo5 extends BaseDemo{

    private CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);


    @Override
    public void callback(long response) {

        System.out.println("得到结果");
        System.out.println(response);
        System.out.println("调用结束");

        try {
            cyclicBarrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        Demo5 demo5 = new Demo5();

        demo5.call();

        try {
            demo5.cyclicBarrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("主线程内容");

    }
}

大家注意一下，CyclicBarrier和CountDownLatch仅仅只是类似，两者还是有一定区别的。

比如，一个可以理解为做加法，等到加到这个数字后一起运行；一个则是减法，减到0继续运行。一个是可以重复计数的；另一个不可以等等等等。

另外，使用CyclicBarrier的时候要注意两点。第一点，初始化的时候，参数数字要设为2，因为异步调用这里是一个线程，而主线程是一个线程，两个线程都await的时候才能继续执行，这也是和CountDownLatch区别的部分。第二点，也是关于初始化参数的数值的，和这里的demo无关，在平时编程的时候，需要比较小心，如果这个数值设置得很大，比线程池中的线程数都大，那么就很容易引起死锁了。

总结

综上，就是本次需要说的几种方法了。事实上，所有的方法都是同一个原理，也就是在调用的线程中进行阻塞等待结果，而在回调中函数中进行阻塞状态的解除。
如果你还有其他方法，欢迎与我讨论哦～

参考

原文链接：https://www.jianshu.com/p/f00aa6f66281