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Java異步編程的5種異步實(shí)現(xiàn)方式詳解

更新時(shí)間：2024年01月22日 09:11:52 作者：我不是歐拉_

這篇文章主要介紹了Java異步編程的5種異步實(shí)現(xiàn)方式詳解,異步編程是程序并發(fā)運(yùn)行的一種手段,它允許多個(gè)事件同時(shí)發(fā)生,當(dāng)程序調(diào)用需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的方法時(shí),它不會(huì)阻塞當(dāng)前的執(zhí)行流程,程序可以繼續(xù)運(yùn)行,需要的朋友可以參考下

1. 什么是異步？

首先我們先來(lái)看看一個(gè)同步的用戶注冊(cè)例子，流程如下：

在同步操作中，我們執(zhí)行到插入數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候，我們必須等待這個(gè)方法徹底執(zhí)行完才能執(zhí)行“發(fā)送短信”這個(gè)操作，如果插入數(shù)據(jù)庫(kù)這個(gè)動(dòng)作執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，發(fā)送短信需要等待，這就是典型的同步場(chǎng)景。

于是聰明的人們開(kāi)始思考，如果兩者關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，能不能將一些非核心業(yè)務(wù)從主流程中剝離出來(lái)，于是有了異步編程雛形，改進(jìn)后的流程如下：

這就是異步編程，它是程序并發(fā)運(yùn)行的一種手段，它允許多個(gè)事件同時(shí)發(fā)生，當(dāng)程序調(diào)用需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的方法時(shí)，它不會(huì)阻塞當(dāng)前的執(zhí)行流程，程序可以繼續(xù)運(yùn)行。

在聊完異步編程后，那么我們一起來(lái)看看Java里面實(shí)現(xiàn)異步編程究竟有哪些方式呢？

2. 線程異步

在 Java 語(yǔ)言中最簡(jiǎn)單使用異步編程的方式就是創(chuàng)建一個(gè) 線程來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果你使用的 JDK 版本是 8 以上的話，可以使用 Lambda 表達(dá)式會(huì)更加簡(jiǎn)潔。

public class AsyncThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("當(dāng)前線程名稱:" + this.getName() + ", 執(zhí)行線程名稱:" + Thread.currentThread().getName() + "-hello");
    }
}
public static void main(String[] args) {
  // 模擬業(yè)務(wù)流程
  // .......
    // 創(chuàng)建異步線程 
    AsyncThread asyncThread = new AsyncThread();
    // 啟動(dòng)異步線程
    asyncThread.start();
}

當(dāng)然如果每次都創(chuàng)建一個(gè) 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：

private ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool() ;
    public void fun() throws Exception {
        executor.submit(new Runnable(){
                @override
                public void run() {
                    try {
                     // 要執(zhí)行的業(yè)務(wù)代碼，我們這里沒(méi)有寫方法，可以讓線程休息幾秒進(jìn)行測(cè)試
                        Thread.sleep(10000);
                        System.out.print("睡夠啦~");
                    }catch(Exception e) {
                        throw new RuntimeException("報(bào)錯(cuò)啦??！");
                    }
                }
        });
    }

將業(yè)務(wù)邏輯封裝到 Runnable 或 Callable 中，交由線程池來(lái)執(zhí)行

3. Future異步

上述方式雖然達(dá)到了多線程并行處理，但有些業(yè)務(wù)不僅僅要執(zhí)行過(guò)程，還要獲取執(zhí)行結(jié)果，后續(xù)提供在JUC包增加了Future。

從字面意思理解就是未來(lái)的意思，但使用起來(lái)卻著實(shí)有點(diǎn)雞肋，并不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的異步，獲取結(jié)果時(shí)需要阻塞線程，或者不斷輪詢。

@Test
public void futureTest() throws Exception {
    System.out.println("main函數(shù)開(kāi)始執(zhí)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;
        }
    });
    // 這里需要返回值時(shí)會(huì)阻塞主線程，如果不需要返回值使用是OK的。倒也還能接受
    // Integer result=future.get();
    System.out.println("main函數(shù)執(zhí)行結(jié)束");
    System.in.read();
}

4. CompletableFuture異步

Future 類通過(guò) get() 方法阻塞等待獲取異步執(zhí)行的運(yùn)行結(jié)果，性能比較差。

JDK1.8 中，Java 提供了 CompletableFuture 類，它是基于異步函數(shù)式編程。相對(duì)阻塞式等待返回結(jié)果，CompletableFuture 可以通過(guò)回調(diào)的方式來(lái)處理計(jì)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了異步非阻塞，性能更優(yōu)。

CompletableFuture 實(shí)現(xiàn)了 Future 和 CompletionStage 接口，并提供了多種實(shí)現(xiàn)異步編程的方法，如supplyAsync, runAsync以及thenApplyAsync。

下面我們使用CompletableFuture來(lái)實(shí)現(xiàn)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();

我們不需要顯式使用 ExecutorService，CompletableFuture 內(nèi)部使用了 ForkJoinPool 來(lái)處理異步任務(wù)，這使得我們的代碼變的更簡(jiǎn)潔。

5. SpringBoot @Async異步

在@Async注解之前，使用多線程需要使用JDK的原生方法，非常麻煩，當(dāng)有了@Async之后就比較簡(jiǎn)單了。

首先，使用 @EnableAsync 啟用異步注解:

@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class StartApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(StartApplication.class, args);
    }
}
// 自定義線程池：
@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! "));
    }
}
// 在異步處理的方法上添加注解 @Async ，當(dāng)對(duì) execute 方法 調(diào)用時(shí)，通過(guò)自定義的線程池 defaultThreadPoolExecutor 異步化執(zhí)行  execute 方法
@Service
public class AsyncServiceImpl implements AsyncService {
    @Async("defaultThreadPoolExecutor")
    public Boolean execute(Integer num) {
        System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + " , 任務(wù)：" + num);
        return true;
    }
}

用 @Async 注解標(biāo)記的方法，稱為異步方法。在spring boot應(yīng)用中使用 @Async 很簡(jiǎn)單：

調(diào)用異步方法類上或者啟動(dòng)類加上注解 @EnableAsync
在需要被異步調(diào)用的方法外加上 @Async
所使用的 @Async 注解方法的類對(duì)象應(yīng)該是Spring容器管理的bean對(duì)象；

6. Guava異步

Guava 提供了 ListenableFuture 類來(lái)執(zhí)行異步操作

1. 首先我們需要添加 guava 的maven依賴：

<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>28.2-jre</version>
</dependency>

2. 現(xiàn)在我們使用ListenableFuture來(lái)實(shí)現(xiàn)我們之前的例子:

ExecutorService threadpool = Executors.newCachedThreadPool();
ListeningExecutorService service = MoreExecutors.listeningDecorator(threadpool);
ListenableFuture<Long> guavaFuture = (ListenableFuture<Long>) service.submit(()-> factorial(number));
long result = guavaFuture.get();

這里使用MoreExecutors獲取ListeningExecutorService類的實(shí)例，然后ListeningExecutorService.submit執(zhí)行異步任務(wù)，并返回 ListenableFuture實(shí)例。

到此這篇關(guān)于Java異步編程的5種異步實(shí)現(xiàn)方式詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java異步編程內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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