SpringBoot實現(xiàn)異步的八種方法
一、異步的八種實現(xiàn)方式
1、線程Thread
2、Future
3、異步框架CompletableFuture
4、Spring注解@Async
5、Spring ApplicationEvent事件
6、消息隊列
7、第三方異步框架，比如Hutool的ThreadUtil
8、Guava異步
二、什么是異步
首先先看一個常見的用戶下單的場景：
什么是異步？
在同步操作中，執(zhí)行到發(fā)送短信的時候，我們必須等待這個方法徹底執(zhí)行完才能執(zhí)行贈送積分這個操作，如果贈送積分這個動作執(zhí)行時間較長，發(fā)送短信需要等待，這就是典型的同步場景。
實際上，發(fā)送短信和贈送積分沒用任何的依賴關(guān)系，通過異步，我們可以實現(xiàn)贈送積分和發(fā)送短信這兩個操作能夠同時進行，比如：
這就是異步，是不是非常簡單，下面就說說異步的幾種實現(xiàn)方式吧。
三、異步編程
1、線程異步
public class AsyncThread extends Thread {
@Override
public void run(){
System.out.println("Current thread name:" + Thread.currentThread().getName()+"send
email success!");
}
public static void main(String[] args){
AsyncThread asyncThread=new AsyncThread();
asyncThread.run();
}
}當然如果每次都創(chuàng)建一個Thread線程，頻繁的創(chuàng)建、銷毀，浪費系統(tǒng)資源，我們可以采用線程池：
private ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
public void fun(){
excutorService.submit(new Runnanle(){
@Override
public void run() {
log.info("執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯...");
}
});
}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。
2、Future異步
@Slf4j
public class FutureManager {
public String execute() throws Exception {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>(){
@Override
public String call() throws Exception {
System.out.println("--- task start ---");
Thread.sleep(3000);
System.out.println("--- task finish ---");
}
});
//這里需要返回值時會阻塞主線程
String result=future.get();
log.inf("Future get result:{}",result);
return result;
}
@SneakyThrows
public static void main(String[] args){
FutureManager manager=new FutureManager();
manager.execute();
}
}輸出結(jié)果：
--- task start --- --- task finish --- Future get result: this is future execute final result!!!
（1） Future的不足之處
Future的不足之處包括以下幾點：
無法被動接收異步任務(wù)的計算結(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)束后，主線程無法的任務(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。
Future間彼此孤立：有時某個耗時很長的異步任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后，你想利用它返回的結(jié)果再做進一步的運算，該運輸也是一個異步任務(wù)，兩者直接的關(guān)系需要開發(fā)人員手動進行綁定賦予，F(xiàn)uture并不能將其形成一個任務(wù)流，每一個Future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。
Future沒有很好的錯誤處理機制：截止目前，如果某個異步任務(wù)在執(zhí)行的過程中發(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，從而再做進一步的判斷處理。
3、CompletableFuture實現(xiàn)異步
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;
});
CompletalbeFuture<Void> cf2 = CompletableFuture.supplyAsync(()->{
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();
}
}不需要顯示的使用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。
4、Spring的@Async異步
（1）自定義異步線程池
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import java.util.concurrent.Executor;
/**
* 線程池參數(shù)配置，多個線程池實現(xiàn)線程池隔離，@Async注解，默認使用系統(tǒng)自定義線程池，可在項目中設(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);
// 配置隊列容量，默認值為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;
}
}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)
}
}
}在實際項目中，使用@Async調(diào)用線程池，推薦方式是使用自定義線程池的模式，不推薦直接使用@Async實現(xiàn)異步。
5、Spring ApplicationEvent事件實現(xiàn)異步
（1）定義事件
public class AsyncSendEmailEvent extends ApplicationEvent {
/**
* 郵箱
**/
private String email;
/**
* 主題
**/
private String subject;
/**
* 內(nèi)容
**/
private String content;
/**
* 接收者
**/
private String targetUserId;
}（2）定義事件處理器
@Slf4j
@Component
public class AsyncSendEmailEventHandler implements ApplicationListener<AsyncSendEmailEvent> {
@Autowired
private IMessageHandler mesageHandler;
@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();
mesageHandler.sendsendEmailSms(email, subject, content, targerUserId);
}
}另外，可能有些時候采用ApplicationEvent實現(xiàn)異步的使用，當程序出現(xiàn)異常錯誤的時候，需要考慮補償機制，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。
6、消息隊列
（1）回調(diào)事件消息生產(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)置消息從交換機發(fā)送到隊列的延遲時間
message.getMessageProperties().setHeader("x-delay", delayTimes);
message.getMessageProperties().setCorrelationId(callbackDTO.getSdkId());
return message;
}
});
}
}（2）回調(diào)事件消息消費者
@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);
//消息成功手動確認，對應(yīng)消息確認模式acknowledge-mode:manual
channel.basicAck((Long)map.get(AmqpHeaders.DELIVERY_TAG),false)
}catch(Exception e){
log.error("回調(diào)失敗->{}",e);
}
}
}7、ThreadUtil異步工具類
@Slf4j
public class ThreadUtils{
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
ThreadUtil.execAsync(()->{
ThreadLocalRandom threadLocalRandom = ThreadLocalRandom.current();
int num= threadLocalRandom.next(20)+1;
System.out.println(num);
});
log.info("當前第"+i+"個線程");
}
log.info("task finish!");
}
}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的擴展增強。Future表示一個異步計算任務(wù)，當任務(wù)完成時可以得到計算結(jié)果。如果希望一旦計算完成就拿到結(jié)果展示給用戶或者做另外的計算，就必須使用另一個線程不斷的查詢計算狀態(tài)。這樣做，代碼復(fù)雜，而且效率低下。使用「Guava ListenableFuture」可以幫檢測Future是否完成，不需要再通過get()方法等待異步的計算結(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。
ListenableFuture是一個接口，它從jdk的Future接口繼承，添加了void addListener(Runnable listener, Executor executor)方法。
看下如何使用ListenableFuture。首先需要定義ListenableFuture的實例：
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;
}
}
);首先通過MoreExecutors類的靜態(tài)方法listeningDecorator方法初始化一個ListeningExecutorService的方法，然后使用此實例的submit方法即可初始化ListenableFuture對象。
ListenableFuture要做的工作，在Callable接口的實現(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();
}
});以上就是SpringBoot實現(xiàn)異步的八種方法的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于SpringBoot實現(xiàn)異步的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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