Java并發(fā)之異步的八種實(shí)現(xiàn)方式

更新時(shí)間：2023年06月21日 11:38:56 作者：Alan0517

本文主要介紹了Java并發(fā)之異步的八種實(shí)現(xiàn)方式，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

異步方式1：線程Thread
異步方式2：Future異步
異步方式3：CompletableFuture
異步方式4：Spring的@Async 異步
異步方式5：Spring ApplicationEvent 事件實(shí)現(xiàn)異步
異步方式6：消息隊(duì)列
異步方式7：ThreadUtil 異步工具類
異步方式8：Guava異步

在實(shí)際開發(fā)中，很多業(yè)務(wù)場(chǎng)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(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：
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(shí)會(huì)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(dòng)接收異步任務(wù)的計(jì)算結(jié)果：雖然我們可以主動(dòng)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(dòng)獲取任務(wù)執(zhí)行的結(jié)果。
2?? Future件彼此孤立：有時(shí)某一個(gè)耗時(shí)很長(zhǎng)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(huì)是一個(gè)異步任務(wù)，兩者之間的關(guān)系需要程序開發(fā)人員手動(dòng)進(jìn)行綁定賦予，F(xiàn)uture并不能將其形成一個(gè)任務(wù)流（pipeline），每一個(gè)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(gè)Future串聯(lián)起來形成任務(wù)流。
3?? Futrue沒有很好的錯(cuò)誤處理機(jī)制：截止目前，如果某個(gè)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(dòng)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(cuò)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(gè)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(chǎng)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(gè)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(gè)線程池，在異步調(diào)用的時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)候采用ApplicationEvent實(shí)現(xiàn)異步的使用，當(dāng)程序出現(xiàn)異常錯(cuò)誤的時(shí)候，需要考慮補(bǔ)償機(jī)制，那么這時(shí)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(shí)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(dòng)確認(rèn)，對(duì)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(gè)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(duì)java原生Future的擴(kuò)展增強(qiáng)。我們知道Future表示一個(gè)異步計(jì)算任務(wù)，當(dāng)任務(wù)完成時(shí)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(gè)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(cè)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(dòng)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(gè)ListeningExecutorService的方法，
        // 然后使用此實(shí)例的submit方法即可初始化ListenableFuture對(duì)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(gè)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());
    }

到此這篇關(guān)于Java并發(fā)之異步的八種實(shí)現(xiàn)方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 異步內(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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