Java 异步编程 (5 种异步实现方式详解)
同步操作如果遇到一个耗时的方法，需要阻塞等待，那么我们有没有办法解决呢？让它异步执行，下面我会详解异步及实现 @mikechen
目录
- 什么是异步？
- 一、线程异步
- 二、Future异步
- 三、CompletableFuture异步
- 四、SpringBoot @Async异步
- 五、Guava异步
- Java异步编程小结
什么是异步？
首先我们先来看看一个同步的用户注册例子，流程如下：
在同步操作中，我们执行到 插入数据库 的时候，我们必须等待这个方法彻底执行完才能执行“ 发送短信 ”这个操作，如果 插入数据库 这个动作执行时间较长，发送短信需要等待，这就是典型的同步场景。
于是聪明的人们开始思考，如果两者关联性不强，能不能将一些非核心业务从主流程中剥离出来，于是有了异步编程雏形，改进后的流程如下：
这就是异步编程，它是程序并发运行的一种手段，它允许多个事件同时发生，当程序调用需要长时间运行的方法时，它不会阻塞当前的执行流程，程序可以继续运行。
在聊完异步编程后，那么我们一起来看看Java里面实现异步编程究竟有哪些方式呢？
一、线程异步
在 Java 语言中最简单使用异步编程的方式就是创建一个 线程来实现，如果你使用的 JDK 版本是 8 以上的话，可以使用 Lambda 表达式 会更加简洁。
public class AsyncThread extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("当前线程名称:" + this.getName() + ", 执行线程名称:" + Thread.currentThread().getName() + "-hello");
}
}
public static void main(String[] args) {
// 模拟业务流程
// .......
// 创建异步线程
AsyncThread asyncThread = new AsyncThread();
// 启动异步线程
asyncThread.start();
}
当然如果每次都创建一个 Thread线程，频繁的创建、销毁，浪费系统资源，我们可以采用线程池：
private ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool() ;
public void fun() throws Exception {
executor.submit(new Runnable(){
@override
public void run() {
try {
//要执行的业务代码，我们这里没有写方法，可以让线程休息几秒进行测试
Thread.sleep(10000);
System.out.print("睡够啦~");
}catch(Exception e) {
throw new RuntimeException("报错啦！！");
}
}
});
}
将业务逻辑封装到 Runnable 或 Callable 中，交由 线程池 来执行。
二、Future异步
上述方式虽然达到了多线程并行处理，但有些业务不仅仅要执行过程，还要获取执行结果，后续提供在JUC包增加了Future。
从字面意思理解就是未来的意思，但使用起来却着实有点鸡肋，并不能实现真正意义上的异步，获取结果时需要阻塞线程，或者不断轮询。
@Test
public void futureTest() throws Exception {
System.out.println("main函数开始执行");
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
Future future = executor.submit(new Callable() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("===task start===");
Thread.sleep(5000);
System.out.println("===task finish===");
return 3;
}
});
//这里需要返回值时会阻塞主线程，如果不需要返回值使用是OK的。倒也还能接收
//Integer result=future.get();
System.out.println("main函数执行结束");
System.in.read();
}
三、CompletableFuture异步
Future 类通过 get() 方法阻塞等待获取异步执行的运行结果，性能比较差。
JDK1.8 中，Java 提供了 CompletableFuture 类，它是基于异步函数式编程。相对阻塞式等待返回结果，CompletableFuture 可以通过回调的方式来处理计算结果，实现了异步非阻塞，性能更优。
CompletableFuture 实现了 Future 和 CompletionStage 接口， 并提供了多种实现异步编程的方法，如supplyAsync, runAsync以及thenApplyAsync。
下面我们使用CompletableFuture来实现上面的例子：
CompletableFuturecompletableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> factorial(number)); while (!completableFuture.isDone()) { System.out.println("CompletableFuture is not finished yet..."); } long result = completableFuture.get();
我们不需要显式使用 ExecutorService，CompletableFuture 内部使用了 ForkJoinPool 来处理异步任务，这使得我们的代码变的更简洁。
四、SpringBoot @Async异步
在@Async注解之前，使用多线程需要使用JDK的原生方法，非常麻烦，当有了@Async之后就比较简单了。
首先，使用 @EnableAsync 启用异步注解:
@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class StartApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(StartApplication.class, args);
}
}
自定义线程池：
@Configuration
@Slf4j
public class ThreadPoolConfiguration {
@Bean(name = "defaultThreadPoolExecutor", destroyMethod = "shutdown")
public ThreadPoolExecutor systemCheckPoolExecutorService() {
return new ThreadPoolExecutor(3, 10, 60, TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue(10000),
new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("default-executor-%d").build(),
(r, executor) -> log.error("system pool is full! "));
}
}
在异步处理的方法上添加注解 @Async ，当对 execute 方法 调用时，通过自定义的线程池 defaultThreadPoolExecutor 异步化执行 execute 方法
@Service
public class AsyncServiceImpl implements AsyncService {
@Async("defaultThreadPoolExecutor")
public Boolean execute(Integer num) {
System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " , 任务：" + num);
return true;
}
}
用 @Async 注解标记的方法，称为异步方法。在spring boot应用中使用 @Async 很简单：
-
调用异步方法类上或者启动类加上注解 @EnableAsync
-
在需要被异步调用的方法外加上 @Async
-
所使用的 @Async 注解方法的类对象应该是Spring容器管理的bean对象；
五、Guava异步
Guava 提供了 ListenableFuture 类来执行异步操作
1.首先我们需要添加 guava 的maven依赖：
com.google.guava guava 28.2-jre
2.现在我们使用ListenableFuture来实现我们之前的例子:
ExecutorService threadpool = Executors.newCachedThreadPool(); ListeningExecutorService service = MoreExecutors.listeningDecorator(threadpool); ListenableFutureguavaFuture = (ListenableFuture ) service.submit(()-> factorial(number)); long result = guavaFuture.get();
这里使用MoreExecutors获取ListeningExecutorService类的实例，然后ListeningExecutorService.submit执行异步任务，并返回 ListenableFuture实例。
Java异步编程小结
异步编程受到了越来越多的关注，尤其是在 IO 密集型的业务场景中，相比传统的同步开发模式，异步编程的优势越来越明显，希望以上介绍的5种Java异步编程方式对你有所帮助！