关于java:java-异步编程

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前言

在 java 中你不理解异步编程，crud 齐全没有问题，然而有的需要你无奈优雅的实现。

js 也存在异步编程，当你了解了用同步的思维编写异步的代码时，置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抉择，当你没有达到架构档次时，我认为你应该更加重视业务上的代码编写，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，并发玩好了再思考高并发。先把 java 中 juc 包下的并发相干的常识整的明明白白再进行下一步，这花不了几个工夫。微服务是你进阶之后再学的。

原本打算持续写 Mysql，但切实提不起来我的兴致（还须要看书钻研，毕竟是个黑盒钻研），只好拿这篇实现工作了。

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

要习惯应用 Promise，防止把 fn 当成参数传递，防止回调天堂。这不仅仅是 api 调用的问题，这是你编程思维转变。

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('验证退出了宏工作队列 ---1');
    }, 0);
    // 加不加 await 有什么区别？await awaitFunc().then(data => {console.log(data);
        setTimeout(() => {console.log('验证退出了宏工作队列 ---2');
        }, 0);
    });
    console.log('awaitFunc 执行完在打印');
};
async();

SpringBoot 中异步编程

在 SpringBoot @EnableAsync 和 @Async 就能够助你异步编程。底层原理就是 ThreadPoolExecutor 和 Future 的封装。

<img src=”http://oss.mflyyou.cn/blog/20201108120510.png?author=zhangpanqin” alt=”1583165-20200710095540896-1284477865″ style=”zoom: 33%;” />

咱们拿这个烧水举例子，当你同步串行执行，须要耗费 20 分钟。同步编程思维模型较简略，容易实现。

当你多线程异步执行，只须要耗费 16 分钟。异步编程思维模型略微简单一点，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 用于计算代码执行工夫
    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("工作执行了 {} 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 会阻塞期待后果的返回。@Async 也能够指定在那个线程池中执行工作。

final Future asyncResult = makeTeaService.boilWater();
final Future asyncResult1 = makeTeaService.washTeaCup();
asyncResult.get();
asyncResult1.get();

这个 Demo 的实现，须要调用两次 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("工作执行了 {} 秒", elapsed);
    final MakeTeaVO makeTeaVO = new MakeTeaVO();
    makeTeaVO.setMessage(str);
    return RetUtil.success(makeTeaVO);
}

应用 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> {
    /**
     * 尝试勾销这个工作的执行.
     * 如果工作执行实现之后, 调用 cancel 返回 false.
     * 如果工作曾经被勾销了, 调用 cancel 也会返回 false
     *
     * 如果工作曾经执行了, mayInterruptIfRunning 标记是否中断执行工作的线程.
     * mayInterruptIfRunning 为 true 会触发线程的中断 (当线程睡眠, 会抛出异样 InterruptedException),
     * 为 false 时不中断工作执行, 只扭转 Future 的状态
     * 
     * 调用了 cancel 办法, 调用 get 办法会抛出异样
     */
    boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);

    /**
     * 工作实现之前调用 cancel , 此办法返回 true
     */
    boolean isCancelled();

    /**
     * 工作实现返回 true
     */
    boolean isDone();

    /**
     * 期待工作实现, 而后返回其后果
     * @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;
    /**
     * 期待工作实现, 而后返回其后果. 超时没有返回，抛出异样 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); 会抛出异样。

Future.cancel(true) 或者 Future.cancel(false) 都会触发 Future.get() 异样。

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {final Future<String> submit = THREAD_POOL_EXECUTOR.submit(() -> {System.out.println("工作开始执行");
        try {TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("工作执行结束");
        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("整个流程执行完结");
}

JDK 提供 Future 的实现 FutureTask 源码绝对较简略，不再开展。

CompletableFuture

因为 Future 应用的局限性：不能链式调用、多个异步计算的后果不能传递下一个异步工作（能够做到，然而编程略微简单），异步执行异样的捕捉解决

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 能够做到

1、获取异步执行的后果链式传递下一个异步去执行

2、异步执行时，你有机会解决异步执行时产生的异样

总之，CompletableFuture 很想。

CompletableFuture 实现比较复杂，有的中央不是那么容易了解，当你了解其实现思维，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后果, 传递给办法计算
        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("执行工夫:" + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
    }
}

runAsync 和 supplyAsync 的区别

runAsync 和 supplyAsync 区别就是你是否须要获取异步计算的后果。当你须要异步解决的后果，你须要 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, 耗费 3 秒");
            try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
            return 10;
        });
        final Integer integer = ret.get();

        System.out.println(StrUtil.format("异步执行的后果: {}", integer));

        System.out.println("执行工夫:" + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
    }
}

thenApplyAsync、thenAcceptAsync 和 thenRunAsync

thenXX 都是为了在上一个异步计算的完结之后执行。

咱们对异步计算的后果分为以下几个状况：

  • 须要依赖异步计算的后果，并且依赖异步计算的后果计算返回另个一个后果 thenApplyAsync
  • 依赖异步计算的后果，然而不会产生新的后果，thenAcceptAsync
  • 不依赖计算计算的后果，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, 耗费 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, 耗费 5 秒");
            try {TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
            return data + 12;
        }).get();

        System.out.println(StrUtil.format("异步执行的后果: {}", result));

        System.out.println("执行工夫:" + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
    }
}

thenCombineAsync

联合另一个 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，当两个异步计算完结，在合并最终的后果 

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, 耗费 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, 耗费 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("异步执行的后果: {}", result));

        System.out.println("执行工夫:" + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
    }
}

allOf 和 anyOf

能够组合多个 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);
}

能够组合多个 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("执行工夫:" + started.elapsed(TimeUnit.SECONDS));
    }
}

将上述 demo 中 allOf 替换为 anyOf，当任一 CompletableFuture 执行结束，future1.get(); 就会返回后果。

别的办法看参数和正文就学会了。就不再一一列举了。

当应用的时候，先思考要不要依赖异步计算的后果，要不要解决异样，要不要返回新的异步计算结果，从这几个方面就能够晓得抉择哪个 api 了。

本文由 张攀钦的博客 http://www.mflyyou.cn/ 创作。可自在转载、援用，但需署名作者且注明文章出处。

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正文完
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2020-11-08
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