Java并發(fā)之異步的八種實現(xiàn)方式

更新時間：2023年06月21日 11:38:56 作者：Alan0517

本文主要介紹了Java并發(fā)之異步的八種實現(xiàn)方式，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

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：
可以將業(yè)務邏輯封裝到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：

1?? 無法被動接收異步任務的計算結果：雖然我們可以主動將異步任務提交給線程池中的線程來執(zhí)行，但是待異步任務執(zhí)行結束之后，主線程無法得到任務完成與否的通知，它需要通過get方法主動獲取任務執(zhí)行的結果。
2?? Future件彼此孤立：有時某一個耗時很長的異步任務執(zhí)行結束之后，你想利用它返回的結果再做進一步的運算，該運算也會是一個異步任務，兩者之間的關系需要程序開發(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)起來形成任務流。
3?? Futrue沒有很好的錯誤處理機制：截止目前，如果某個異步任務在執(zhí)行發(fā)的過程中發(fā)生了異常，調用者無法被動感知，必須通過捕獲get方法的異常才知曉異步任務執(zhí)行是否出現(xiàn)了錯誤，從而在做進一步的判斷處理。

異步方式3：CompletableFuture

import lombok.SneakyThrows;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
public class CompletableFutureCompose {
    /**
     * thenAccept子任務和父任務公用同一個線程
     */
    @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1執(zhí)行完成
        System.out.println("cf1結果->" + cf1.get());
        //等待任務2執(zhí)行完成
        System.out.println("cf2結果->" + cf2.get());
    }
    public static void main(String[] args) {
        thenRunAsync();
    }
}

我們不需要顯式使用ExecutorService，CompletableFuture 內部使用了ForkJoinPool來處理異步任務，如果在某些業(yè)務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，可在項目中設置多個線程池，在異步調用的時候，指明需要調用的線程池名稱，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 -");
        //設置此執(zhí)行程序應該在關閉時阻止的最大秒數(shù)，以便在容器的其余部分繼續(xù)關閉之前等待剩余的任務完成他們的執(zhí)行
        executor.setAwaitTerminationSeconds(60);
        //等待所有的任務結束后再關閉線程池
        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)
        }
    }
}

在實際項目中，使用@Async調用線程池，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直接實現(xiàn)異步。

異步方式5：Spring ApplicationEvent 事件實現(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
        emailService.sendsendEmailSms(email, subject, content, targetUserId);
      }
}

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：消息隊列

回調消息的生產者

@Slf4j
@Component
public class CallbackProducer {
    @Autowired
    AmqpTemplate amqpTemplate;
    public void sendCallbackMessage(CallbackDTO allbackDTO, final long delayTimes) {
        log.info("生產者發(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 {
                //給消息設置延遲毫秒值，通過給消息設置x-delay頭來設置消息從交換機發(fā)送到隊列的延遲時間
                message.getMessageProperties().setHeader("x-delay", delayTimes);
                message.getMessageProperties().setCorrelationId(callbackDTO.getSdkId());
                return message;
            }
        });
    }
}

回調消息的消費者

@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)務邏輯
            globalUserService.execute(callbackDTO);
            //消息消息成功手動確認，對應消息確認模式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的擴展增強。我們知道Future表示一個異步計算任務，當任務完成時可以得到計算結果。如果我們希望一旦計算完成就拿到結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算結果，如果完成就自動調用回調函數(shù)，這樣可以減少并發(fā)程序的復雜度。

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());
    }

到此這篇關于Java并發(fā)之異步的八種實現(xiàn)方式的文章就介紹到這了,更多相關Java 異步內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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