Java并發(fā)之異步的八種實(shí)現(xiàn)方式
在實(shí)際開發(fā)中,很多業(yè)務(wù)場景都需要使用到異步,因此列舉以下常見得八種異步方式
異步方式1:線程Thread
public class AsyncThread extends Thread { @Override public void run() { try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } System.out.println("3333333333333333333 "); } public static void main(String[] args) { System.out.println("111111111111111 "); AsyncThread asyncThread = new AsyncThread(); asyncThread.start(); System.out.println("2222222222222222 "); } }
當(dāng)然如果每次都創(chuàng)建一個Thread線程,頻繁的創(chuàng)建、銷毀,浪費(fèi)系統(tǒng)資源,我們可以采用線程池:
可以將業(yè)務(wù)邏輯封裝到Runnable或Callable中,交由線程池來執(zhí)行。
異步方式2:Future異步
import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; @SuppressWarnings("ALL") public class FutureManager { public String execute() throws Exception { ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1); Future<String> future = executor.submit(() -> { System.out.println(" --- task start --- "); Thread.sleep(3000); System.out.println("333333333333333333333"); System.out.println(" --- task finish ---"); return "this is future execute final result!!!"; }); //這里需要返回值時會阻塞主線程 return future.get(); } @SneakyThrows public static void main(String[] args) { System.out.println("1111111111111111111111"); FutureManager manager = new FutureManager(); manager.execute(); System.out.println("222222222222222222222"); } }
Future的不足之處的包括以下幾點(diǎn):
1?? 無法被動接收異步任務(wù)的計(jì)算結(jié)果:雖然我們可以主動將異步任務(wù)提交給線程池中的線程來執(zhí)行,但是待異步任務(wù)執(zhí)行結(jié)束之后,主線程無法得到任務(wù)完成與否的通知,它需要通過get方法主動獲取任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果。
2?? Future件彼此孤立:有時某一個耗時很長的異步任務(wù)執(zhí)行結(jié)束之后,你想利用它返回的結(jié)果再做進(jìn)一步的運(yùn)算,該運(yùn)算也會是一個異步任務(wù),兩者之間的關(guān)系需要程序開發(fā)人員手動進(jìn)行綁定賦予,F(xiàn)uture并不能將其形成一個任務(wù)流(pipeline),每一個Future都是彼此之間都是孤立的,所以才有了后面的CompletableFuture,CompletableFuture就可以將多個Future串聯(lián)起來形成任務(wù)流。
3?? Futrue沒有很好的錯誤處理機(jī)制:截止目前,如果某個異步任務(wù)在執(zhí)行發(fā)的過程中發(fā)生了異常,調(diào)用者無法被動感知,必須通過捕獲get方法的異常才知曉異步任務(wù)執(zhí)行是否出現(xiàn)了錯誤,從而在做進(jìn)一步的判斷處理。
異步方式3:CompletableFuture
import lombok.SneakyThrows; import java.util.concurrent.CompletableFuture; public class CompletableFutureCompose { /** * thenAccept子任務(wù)和父任務(wù)公用同一個線程 */ @SneakyThrows public static void thenRunAsync() { CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something...."); return 1; }); CompletableFuture<Void> cf2 = cf1.thenRunAsync(() -> { System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something..."); }); //等待任務(wù)1執(zhí)行完成 System.out.println("cf1結(jié)果->" + cf1.get()); //等待任務(wù)2執(zhí)行完成 System.out.println("cf2結(jié)果->" + cf2.get()); } public static void main(String[] args) { thenRunAsync(); } }
我們不需要顯式使用ExecutorService,CompletableFuture 內(nèi)部使用了ForkJoinPool來處理異步任務(wù),如果在某些業(yè)務(wù)場景我們想自定義自己的異步線程池也是可以的。
異步方式4:Spring的@Async 異步
自定義異步線程池
/** * 線程池參數(shù)配置,多個線程池實(shí)現(xiàn)線程池隔離,@Async注解,默認(rèn)使用系統(tǒng)自定義線程池,可在項(xiàng)目中設(shè)置多個線程池,在異步調(diào)用的時候,指明需要調(diào)用的線程池名稱,比如:@Async("taskName") @EnableAsync @Configuration public class TaskPoolConfig { /** * 自定義線程池 * **/ @Bean("taskExecutor") public Executor taskExecutor() { //返回可用處理器的Java虛擬機(jī)的數(shù)量 12 int i = Runtime.getRuntime().availableProcessors(); System.out.println("系統(tǒng)最大線程數(shù) : " + i); ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor(); //核心線程池大小 executor.setCorePoolSize(16); //最大線程數(shù) executor.setMaxPoolSize(20); //配置隊(duì)列容量,默認(rèn)值為Integer.MAX_VALUE executor.setQueueCapacity(99999); //活躍時間 executor.setKeepAliveSeconds(60); //線程名字前綴 executor.setThreadNamePrefix("asyncServiceExecutor -"); //設(shè)置此執(zhí)行程序應(yīng)該在關(guān)閉時阻止的最大秒數(shù),以便在容器的其余部分繼續(xù)關(guān)閉之前等待剩余的任務(wù)完成他們的執(zhí)行 executor.setAwaitTerminationSeconds(60); //等待所有的任務(wù)結(jié)束后再關(guān)閉線程池 executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true); return executor; } }
需要使用異步線程池的地方
public interface AsyncService { MessageResult sendSms(String callPrefix, String mobile, String actionType, String content); MessageResult sendEmail(String email, String subject, String content); } @Slf4j @Service public class AsyncServiceImpl implements AsyncService { @Autowired private IMessageHandler mesageHandler; @Override @Async("taskExecutor") public MessageResult sendSms(String callPrefix, String mobile, String actionType, String content) { try { Thread.sleep(1000); mesageHandler.sendSms(callPrefix, mobile, actionType, content); } catch (Exception e) { log.error("發(fā)送短信異常 -> ", e) } } @Override @Async("taskExecutor") public sendEmail(String email, String subject, String content) { try { Thread.sleep(1000); mesageHandler.sendsendEmail(email, subject, content); } catch (Exception e) { log.error("發(fā)送email異常 -> ", e) } } }
在實(shí)際項(xiàng)目中, 使用@Async調(diào)用線程池,推薦等方式是是使用自定義線程池的模式,不推薦直接使用@Async直接實(shí)現(xiàn)異步。
異步方式5:Spring ApplicationEvent 事件實(shí)現(xiàn)異步
定義事件
import lombok.Getter; import lombok.Setter; import org.springframework.context.ApplicationEvent; public class AsyncSendEmailEvent extends ApplicationEvent { public AsyncSendEmailEvent(Object source) { super(source); } /** * 郵箱 **/ @Getter @Setter private String email; /** * 主題 **/ @Getter @Setter private String subject; /** * 內(nèi)容 **/ @Getter @Setter private String content; /** * 接收者 **/ @Getter @Setter private String targetUserId; }
定義異步處理
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.context.ApplicationListener; import org.springframework.scheduling.annotation.Async; import org.springframework.stereotype.Component; @Component public class AsyncSendEmailEventHandler implements ApplicationListener<AsyncSendEmailEvent> { @Autowired private EmailService emailService; @Async("taskExecutor") @Override public void onApplicationEvent(AsyncSendEmailEvent event) { if (event == null) { return; } String email = event.getEmail(); String subject = event.getSubject(); String content = event.getContent(); String targetUserId = event.getTargetUserId(); //處理異步業(yè)務(wù) emailService.sendsendEmailSms(email, subject, content, targetUserId); } }
另外,可能有些時候采用ApplicationEvent實(shí)現(xiàn)異步的使用,當(dāng)程序出現(xiàn)異常錯誤的時候,需要考慮補(bǔ)償機(jī)制,那么這時候可以結(jié)合Spring Retry重試來幫助我們避免這種異常造成數(shù)據(jù)不一致問題。
異步方式6:消息隊(duì)列
回調(diào)消息的生產(chǎn)者
@Slf4j @Component public class CallbackProducer { @Autowired AmqpTemplate amqpTemplate; public void sendCallbackMessage(CallbackDTO allbackDTO, final long delayTimes) { log.info("生產(chǎn)者發(fā)送消息,callbackDTO,{}", callbackDTO); amqpTemplate.convertAndSend(CallbackQueueEnum.QUEUE_GENSEE_CALLBACK.getExchange(), CallbackQueueEnum.QUEUE_GENSEE_CALLBACK.getRoutingKey(), JsonMapper.getInstance().toJson(genseeCallbackDTO), new MessagePostProcessor() { @Override public Message postProcessMessage(Message message) throws AmqpException { //給消息設(shè)置延遲毫秒值,通過給消息設(shè)置x-delay頭來設(shè)置消息從交換機(jī)發(fā)送到隊(duì)列的延遲時間 message.getMessageProperties().setHeader("x-delay", delayTimes); message.getMessageProperties().setCorrelationId(callbackDTO.getSdkId()); return message; } }); } }
回調(diào)消息的消費(fèi)者
@Slf4j @Component @RabbitListener(queues = "message.callback", containerFactory = "rabbitListenerContainerFactory") public class CallbackConsumer { @Autowired private IGlobalUserService globalUserService; @RabbitHandler public void handle(String json, Channel channel, @Headers Map<String, Object> map) throws Exception { if (map.get("error") != null) { //否認(rèn)消息 channel.basicNack((Long) map.get(AmqpHeaders.DELIVERY_TAG), false, true); return; } try { CallbackDTO callbackDTO = JsonMapper.getInstance().fromJson(json, CallbackDTO.class); //執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯 globalUserService.execute(callbackDTO); //消息消息成功手動確認(rèn),對應(yīng)消息確認(rèn)模式acknowledge-mode: manual channel.basicAck((Long) map.get(AmqpHeaders.DELIVERY_TAG), false); } catch (Exception e) { log.error("回調(diào)失敗 -> {}", e); } } }
異步方式7:ThreadUtil 異步工具類
import cn.hutool.core.thread.ThreadUtil; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom; @Slf4j public class ThreadUtils { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 3; i++) { ThreadUtil.execAsync(() -> { ThreadLocalRandom threadLocalRandom = ThreadLocalRandom.current(); int number = threadLocalRandom.nextInt(20) + 1; System.out.println(number); }); log.info("當(dāng)前第:" + i + "個線程"); } log.info("task finish!"); } }
異步方式8:Guava異步
Guava的ListenableFuture顧名思義就是可以監(jiān)聽的Future,是對java原生Future的擴(kuò)展增強(qiáng)。我們知道Future表示一個異步計(jì)算任務(wù),當(dāng)任務(wù)完成時可以得到計(jì)算結(jié)果。如果我們希望一旦計(jì)算完成就拿到結(jié)果展示給用戶或者做另外的計(jì)算,就必須使用另一個線程不斷的查詢計(jì)算狀態(tài)。這樣做,代碼復(fù)雜,而且效率低下。使用「Guava ListenableFuture」 可以幫我們檢測Future是否完成了,不需要再通過get()方法苦苦等待異步的計(jì)算結(jié)果,如果完成就自動調(diào)用回調(diào)函數(shù),這樣可以減少并發(fā)程序的復(fù)雜度。
public static void main(String[] args) { //首先通過MoreExecutors類的靜態(tài)方法listeningDecorator方法初始化一個ListeningExecutorService的方法, // 然后使用此實(shí)例的submit方法即可初始化ListenableFuture對象。 ListeningExecutorService executorService = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newCachedThreadPool()); final ListenableFuture<Integer> listenableFuture = executorService.submit(new Callable<Integer>() { @Override public Integer call() throws Exception { log.info("callable execute..."); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); return 1; } }); //ListenableFuture要做的工作,在Callable接口的實(shí)現(xiàn)類中定義, // 這里只是休眠了1秒鐘然后返回一個數(shù)字1,有了ListenableFuture實(shí)例, // 可以執(zhí)行此Future并執(zhí)行Future完成之后的回調(diào)函數(shù)。 Futures.addCallback(listenableFuture, new FutureCallback<Integer>() { @Override public void onSuccess(Integer result) { //成功執(zhí)行... System.out.println("Get listenable future's result with callback " + result); } @Override public void onFailure(Throwable t) { //異常情況處理... t.printStackTrace(); } },Executors.newSingleThreadExecutor()); }
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