java異步編程詳解
很多時候我們都希望能夠最大的利用資源,比如在進(jìn)行IO操作的時候盡可能的避免同步阻塞的等待,因為這會浪費(fèi)CPU的資源。如果在有可讀的數(shù)據(jù)的時候能夠通知程序執(zhí)行讀操作甚至由操作系統(tǒng)內(nèi)核幫助我們完成數(shù)據(jù)的拷貝,這再好不過了。從NIO到CompletableFuture、Lambda、Fork/Join,java一直在努力讓程序盡可能變的異步甚至擁有更高的并行度,這一點一些函數(shù)式語言做的比較好,因此java也或多或少的借鑒了某些特性。下面介紹一種非常常用的實現(xiàn)異步操作的方式。
考慮有一個耗時的操作,操作完后會返回一個結(jié)果(不管是正常結(jié)果還是異常),程序如果想擁有比較好的性能不可能由線程去等待操作的完成,而是應(yīng)該采用listener模式。jdk并發(fā)包里的Future代表了未來的某個結(jié)果,當(dāng)我們向線程池中提交任務(wù)的時候會返回該對象。代碼例子:
/**
* jdk1.8之前的Future
*
* @author Administrator
*
*/
public class JavaFuture {
public static void main(String[] args) throws Throwable, ExecutionException {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
// Future代表了線程執(zhí)行完以后的結(jié)果,可以通過future獲得執(zhí)行的結(jié)果
// 但是jdk1.8之前的Future有點雞肋,并不能實現(xiàn)真正的異步,需要阻塞的獲取結(jié)果,或者不斷的輪詢
// 通常我們希望當(dāng)線程執(zhí)行完一些耗時的任務(wù)后,能夠自動的通知我們結(jié)果,很遺憾這在原生jdk1.8之前
// 是不支持的,但是我們可以通過第三方的庫實現(xiàn)真正的異步回調(diào)
Future<String> f = executor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("task started!");
Thread.sleep(3000);
System.out.println("task finished!");
return "hello";
}
});
//此處阻塞main線程
System.out.println(f.get());
System.out.println("main thread is blocked");
}
}
如果想獲得耗時操作的結(jié)果,可以通過get方法獲取,但是該方法會阻塞當(dāng)前線程,我們可以在做完剩下的某些工作的時候調(diào)用get方法試圖去獲取結(jié)果,也可以調(diào)用非阻塞的方法isDone來確定操作是否完成,這種方式有點兒類似下面的過程:

這種方式對流程的控制很混亂,但是在jdk1.8之前只提供了這種笨拙的實現(xiàn)方式,以至于很多高性能的框架都實現(xiàn)了自己的一套異步框架,比如Netty和Guava,下面分別介紹下這三種異步的實現(xiàn)方式(包括jdk1.8)。首先是Guava中的實現(xiàn)方式:
package guava;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import com.google.common.util.concurrent.FutureCallback;
import com.google.common.util.concurrent.Futures;
import com.google.common.util.concurrent.ListenableFuture;
import com.google.common.util.concurrent.ListeningExecutorService;
import com.google.common.util.concurrent.MoreExecutors;
/**
* Guava中的Future
*
* @author Administrator
*
*/
public class GuavaFuture {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
// 使用guava提供的MoreExecutors工具類包裝原始的線程池
ListeningExecutorService listeningExecutor = MoreExecutors.listeningDecorator(executor);
//向線程池中提交一個任務(wù)后,將會返回一個可監(jiān)聽的Future,該Future由Guava框架提供
ListenableFuture<String> lf = listeningExecutor.submit(new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("task started!");
//模擬耗時操作
Thread.sleep(3000);
System.out.println("task finished!");
return "hello";
}
});
//添加回調(diào),回調(diào)由executor中的線程觸發(fā),但也可以指定一個新的線程
Futures.addCallback(lf, new FutureCallback<String>() {
//耗時任務(wù)執(zhí)行失敗后回調(diào)該方法
@Override
public void onFailure(Throwable t) {
System.out.println("failure");
}
//耗時任務(wù)執(zhí)行成功后回調(diào)該方法
@Override
public void onSuccess(String s) {
System.out.println("success " + s);
}
});
//主線程可以繼續(xù)做其他的工作
System.out.println("main thread is running");
}
}
Guava提供了一套完整的異步框架,核心是可監(jiān)聽的Future,通過注冊監(jiān)聽器或者回調(diào)方法實現(xiàn)及時獲取操作結(jié)果的能力。需要提一點的是,假設(shè)添加監(jiān)聽的時候耗時操作已經(jīng)執(zhí)行完了,此時回調(diào)方法會被立即執(zhí)行并不會丟失。想探究其實現(xiàn)方式的話可以跟一下源碼,底層的原理并不難。
談到異步編程就不得不提一下Promise,很多函數(shù)式語言比如js原生支持Promise,但是在java界也有一些promise框架,其中就有大名鼎鼎的Netty。從Future、Callback到Promise甚至線程池,Netty實現(xiàn)了一套完整的異步框架,并且netty代碼中也大量使用了Promise,下面是Netty中的例子:
package netty_promise;
import io.netty.util.concurrent.DefaultEventExecutorGroup;
import io.netty.util.concurrent.EventExecutorGroup;
import io.netty.util.concurrent.Future;
import io.netty.util.concurrent.FutureListener;
/**
* netty中的promise
*
* @author Administrator
*
*/
public class PromiseTest {
@SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })
public static void main(String[] args) throws Throwable {
//線程池
EventExecutorGroup group = new DefaultEventExecutorGroup(1);
//向線程池中提交任務(wù),并返回Future,該Future是netty自己實現(xiàn)的future
//位于io.netty.util.concurrent包下,此處運(yùn)行時的類型為PromiseTask
Future<?> f = group.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("任務(wù)正在執(zhí)行");
//模擬耗時操作,比如IO操作
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("任務(wù)執(zhí)行完畢");
}
});
//增加監(jiān)聽
f.addListener( new FutureListener() {
@Override
public void operationComplete(Future arg0) throws Exception {
System.out.println("ok!!!");
}
});
System.out.println("main thread is running.");
}
}
直到j(luò)dk1.8才算真正支持了異步操作,其中借鑒了某些框架的實現(xiàn)思想,但又有新的功能,同時在jdk1.8中提供了lambda表達(dá)式,使得java向函數(shù)式語言又靠近了一步。借助jdk原生的CompletableFuture可以實現(xiàn)異步的操作,同時結(jié)合lambada表達(dá)式大大簡化了代碼量。代碼例子如下:
package netty_promise;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.function.Supplier;
/**
* 基于jdk1.8實現(xiàn)任務(wù)異步處理
*
* @author Administrator
*
*/
public class JavaPromise {
public static void main(String[] args) throws Throwable, ExecutionException {
// 兩個線程的線程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
//jdk1.8之前的實現(xiàn)方式
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<String>() {
@Override
public String get() {
System.out.println("task started!");
try {
//模擬耗時操作
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "task finished!";
}
}, executor);
//采用lambada的實現(xiàn)方式
future.thenAccept(e -> System.out.println(e + " ok"));
System.out.println("main thread is running");
}
}

上面的圖只是簡單的表示了一下異步的實現(xiàn)流程,實際的調(diào)用中看似順序的步驟會發(fā)生線程的切換。
以上所述是小編給大家介紹的java異步編程詳解整合,希望對大家有所幫助,如果大家有任何疑問請給我留言,小編會及時回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持!
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