Java异步编程(5种异步实现方式详解) mikechen的互联网架构()

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   Java异步编程(5种异步实现方式详解)

  同步操作如果遇到一个耗时的方法,需要阻塞等待,那么我们有没有办法解决呢?让它异步执行,下面我会详解异步及实现@mikechen

  
 

  什么是异步?一、线程异步二、Future异步三、CompletableFuture异步四、SpringBoot @Async异步五、Guava异步Java异步编程小结

  什么是异步?

  首先我们先来看看一个同步的用户注册例子,流程如下:

  在同步操作中,我们执行到插入数据库的时候,我们必须等待这个方法彻底执行完才能执行“发送短信”这个操作,如果插入数据库这个动作执行时间较长,发送短信需要等待,这就是典型的同步场景。

  于是聪明的人们开始思考,如果两者关联性不强,能不能将一些非核心业务从主流程中剥离出来,于是有了异步编程雏形,改进后的流程如下:
 

  
 

  这就是异步编程,它是程序并发运行的一种手段,它允许多个事件同时发生,当程序调用需要长时间运行的方法时,它不会阻塞当前的执行流程,程序可以继续运行。

  在聊完异步编程后,那么我们一起来看看Java里面实现异步编程究竟有哪些方式呢?

  

  一、线程异步

  在 Java 语言中最简单使用异步编程的方式就是创建一个 线程来实现,如果你使用的 JDK 版本是 8 以上的话,可以使用 Lambda 表达式 会更加简洁。

  

public class AsyncThread extends Thread{

 

      @Override

      public void run() {

          System.out.println("当前线程名称:" + this.getName() + ", 执行线程名称:" + Thread.currentThread().getName() + "-hello");

      }

  }

 

  

public static void main(String[] args) {

 

    // 模拟业务流程

    // .......

      // 创建异步线程

      AsyncThread asyncThread = new AsyncThread();

      // 启动异步线程

      asyncThread.start();

  }

 

  当然如果每次都创建一个 Thread线程,频繁的创建、销毁,浪费系统资源,我们可以采用线程池:

  

private ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool() ;

 

   public void fun() throws Exception {

   executor.submit(new Runnable(){

   @override

   public void run() {

   try {

   //要执行的业务代码,我们这里没有写方法,可以让线程休息几秒进行测试

   Thread.sleep(10000);

   System.out.print("睡够啦~");

   }catch(Exception e) {

   throw new RuntimeException("报错啦!!");

   }

 

  将业务逻辑封装到 Runnable 或 Callable 中,交由 线程池 来执行。

  

  二、Future异步

  上述方式虽然达到了多线程并行处理,但有些业务不仅仅要执行过程,还要获取执行结果,后续提供在JUC包增加了Future。

  从字面意思理解就是未来的意思,但使用起来却着实有点鸡肋,并不能实现真正意义上的异步,获取结果时需要阻塞线程,或者不断轮询。

  

@Test

 

  public void futureTest() throws Exception {

   System.out.println("main函数开始执行");

   ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);

   Future Integer future = executor.submit(new Callable Integer () {

   @Override

   public Integer call() throws Exception {

   System.out.println("===task start===");

   Thread.sleep(5000);

   System.out.println("===task finish===");

   return 3;

   //这里需要返回值时会阻塞主线程,如果不需要返回值使用是OK的。倒也还能接收

   //Integer result=future.get();

   System.out.println("main函数执行结束");

   System.in.read();

  }

 

  

  三、CompletableFuture异步

  Future 类通过 get() 方法阻塞等待获取异步执行的运行结果,性能比较差。

  JDK1.8 中,Java 提供了 CompletableFuture 类,它是基于异步函数式编程。相对阻塞式等待返回结果,CompletableFuture 可以通过回调的方式来处理计算结果,实现了异步非阻塞,性能更优。

  CompletableFuture 实现了 Future 和 CompletionStage 接口, 并提供了多种实现异步编程的方法,如supplyAsync, runAsync以及thenApplyAsync。

  下面我们使用CompletableFuture来实现上面的例子:

  

CompletableFuture Long completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() - factorial(number));

 

  while (!completableFuture.isDone()) {

   System.out.println("CompletableFuture is not finished yet...");

  long result = completableFuture.get();

 

  我们不需要显式使用 ExecutorService,CompletableFuture 内部使用了 ForkJoinPool 来处理异步任务,这使得我们的代码变的更简洁。

  

  四、SpringBoot @Async异步

  在@Async注解之前,使用多线程需要使用JDK的原生方法,非常麻烦,当有了@Async之后就比较简单了。

  首先,使用 @EnableAsync 启用异步注解:

  

@SpringBootApplication

 

  @EnableAsync

  public class StartApplication {

   public static void main(String[] args) {

   SpringApplication.run(StartApplication.class, args);

  }

 

  自定义线程池:

  

@Configuration

 

  @Slf4j

  public class ThreadPoolConfiguration {

   @Bean(name = "defaultThreadPoolExecutor", destroyMethod = "shutdown")

   public ThreadPoolExecutor systemCheckPoolExecutorService() {

   return new ThreadPoolExecutor(3, 10, 60, TimeUnit.SECONDS,

   new LinkedBlockingQueue Runnable (10000),

   new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("default-executor-%d").build(),

   (r, executor) - log.error("system pool is full! "));

  }

 

  在异步处理的方法上添加注解 @Async ,当对 execute 方法 调用时,通过自定义的线程池 defaultThreadPoolExecutor 异步化执行  execute 方法

  

@Service

 

  public class AsyncServiceImpl implements AsyncService {

      @Async("defaultThreadPoolExecutor")

      public Boolean execute(Integer num) {

          System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName() + " , 任务:" + num);

          return true;

      }

  

 

  用 @Async 注解标记的方法,称为异步方法。在spring boot应用中使用 @Async 很简单:

  
Guava 提供了 ListenableFuture 类来执行异步操作

  1.首先我们需要添加 guava 的maven依赖:

  

 dependency 

 

   groupId com.google.guava /groupId

   artifactId guava /artifactId

   version 28.2-jre /version

   /dependency

 

  2.现在我们使用ListenableFuture来实现我们之前的例子:

  

ExecutorService threadpool = Executors.newCachedThreadPool();

 

  ListeningExecutorService service = MoreExecutors.listeningDecorator(threadpool);

  ListenableFuture Long guavaFuture = (ListenableFuture Long ) service.submit(()- factorial(number));

  long result = guavaFuture.get();

 

  这里使用MoreExecutors获取ListeningExecutorService类的实例,然后ListeningExecutorService.submit执行异步任务,并返回 ListenableFuture实例。

  

  Java异步编程小结

  异步编程受到了越来越多的关注,尤其是在 IO 密集型的业务场景中,相比传统的同步开发模式,异步编程的优势越来越明显,希望以上介绍的5种Java异步编程方式对你有所帮助!

   以上!

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