CompletableFuture:异步编程没那么难
我们在日常开发中经常用多线程优化性能,其实不过就是将串行操作变成并行操作。如果仔细观察,你还会发现在串行转换成并行的过程中,一定会涉及到异步化,例如下面的示例代码,现在是串行的,为了提升性能,我们得把它们并行化,那具体实施起来该怎么做呢?
//以下两个方法都是耗时操作
doBizA();
doBizB();
还是挺简单的,就像下面代码中这样,创建两个子线程去执行就可以了。你会发现下面的并行方案,主线程无需等待 doBizA() 和 doBizB() 的执行结果,也就是说 doBizA() 和 doBizB() 两个操作已经被异步化了。
new Thread(()->doBizA())
.start();
new Thread(()->doBizB())
.start();
异步化,是并行方案得以实施的基础,更深入地讲其实就是:利用多线程优化性能这个核心方案得以实施的基础。看到这里,相信你应该就能理解异步编程最近几年为什么会大火了,因为优化性能是互联网大厂的一个核心需求啊。Java 在 1.8 版本提供了 CompletableFuture 来支持异步编程,CompletableFuture 有可能是你见过的最复杂的工具类了,不过功能也着实让人感到震撼。
CompletableFuture 的核心优势
为了领略 CompletableFuture 异步编程的优势,这里我们用 CompletableFuture 重新实现前面曾提及的烧水泡茶程序。首先还是需要先完成分工方案,在下面的程序中,我们分了 3 个任务:
- 任务 1 负责洗水壶、烧开水
- 任务 2 负责洗茶壶、洗茶杯和拿茶叶
- 任务 3 负责泡茶。
其中任务 3 要等待任务 1 和任务 2 都完成后才能开始。
这个分工如下图所示。
下面是代码实现,你先略过 runAsync()、supplyAsync()、thenCombine() 这些不太熟悉的方法,从大局上看,你会发现:
- 无需手工维护线程,没有繁琐的手工维护线程的工作,给任务分配线程的工作也不需要我们关注;
- 语义更清晰,例如 f3 = f1.thenCombine(f2, ()->{}) 能够清晰地表述“任务 3 要等待任务 1 和任务 2 都完成后才能开始”;
- 代码更简练并且专注于业务逻辑,几乎所有代码都是业务逻辑相关的。
//任务1:洗水壶->烧开水
CompletableFuture<Void> f1 =
CompletableFuture.runAsync(()->{
System.out.println("T1:洗水壶...");
sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("T1:烧开水...");
sleep(15, TimeUnit.SECONDS);
});
//任务2:洗茶壶->洗茶杯->拿茶叶
CompletableFuture<String> f2 =
CompletableFuture.supplyAsync(()->{
System.out.println("T2:洗茶壶...");
sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("T2:洗茶杯...");
sleep(2, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("T2:拿茶叶...");
sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
return "龙井";
});
//任务3:任务1和任务2完成后执行:泡茶
CompletableFuture<String> f3 =
f1.thenCombine(f2, (__, tf)->{
System.out.println("T1:拿到茶叶:" + tf);
System.out.println("T1:泡茶...");
return "上茶:" + tf;
});
//等待任务3执行结果
System.out.println(f3.join());
void sleep(int t, TimeUnit u) {
try {
u.sleep(t);
}catch(InterruptedException e){}
}
// 一次执行结果:
T1:洗水壶...
T2:洗茶壶...
T1:烧开水...
T2:洗茶杯...
T2:拿茶叶...
T1:拿到茶叶:龙井
T1:泡茶...
上茶:龙井
领略 CompletableFuture 异步编程的优势之后,下面我们详细介绍 CompletableFuture 的使用,首先是如何创建 CompletableFuture 对象。
创建 CompletableFuture 对象
创建 CompletableFuture 对象主要靠下面代码中展示的这 4 个静态方法,我们先看前两个。在烧水泡茶的例子中,我们已经使用了runAsync(Runnable runnable)和supplyAsync(Supplier supplier),它们之间的区别是:Runnable 接口的 run() 方法没有返回值,而 Supplier 接口的 get() 方法是有返回值的。
前两个方法和后两个方法的区别在于:后两个方法可以指定线程池参数。
默认情况下 CompletableFuture 会使用公共的 ForkJoinPool 线程池,这个线程池默认创建的线程数是 CPU 的核数(也可以通过 JVM option:-Djava.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism 来设置 ForkJoinPool 线程池的线程数)。如果所有 CompletableFuture 共享一个线程池,那么一旦有任务执行一些很慢的 I/O 操作,就会导致线程池中所有线程都阻塞在 I/O 操作上,从而造成线程饥饿,进而影响整个系统的性能。所以,强烈建议你要根据不同的业务类型创建不同的线程池,以避免互相干扰。
//使用默认线程池
static CompletableFuture<Void>
runAsync(Runnable runnable)
static <U> CompletableFuture<U>
supplyAsync(Supplier<U> supplier)
//可以指定线程池
static CompletableFuture<Void>
runAsync(Runnable runnable, Executor executor)
static <U> CompletableFuture<U>
supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)
创建完 CompletableFuture 对象之后,会自动地异步执行 runnable.run() 方法或者 supplier.get() 方法,对于一个异步操作,你需要关注两个问题:一个是异步操作什么时候结束,另一个是如何获取异步操作的执行结果。因为 CompletableFuture 类实现了 Future 接口,所以这两个问题你都可以通过 Future 接口来解决。另外,CompletableFuture 类还实现了 CompletionStage 接口,这个接口内容实在是太丰富了,在 1.8 版本里有 40 个方法,这些方法我们该如何理解呢?
感兴趣的朋友可自行查阅CompletionStage源码分析「我后续会针对CompletionStage源码进行解读」
总结
曾经一提到异步编程,大家脑海里都会随之浮现回调函数,例如在 JavaScript 里面异步问题基本上都是靠回调函数来解决的,回调函数在处理异常以及复杂的异步任务关系时往往力不从心,对此业界还发明了个名词:回调地狱(Callback Hell)。应该说在前些年,异步编程还是声名狼藉的。
不过最近几年,伴随着ReactiveX的发展(Java 语言的实现版本是 RxJava),回调地狱已经被完美解决了,异步编程已经慢慢开始成熟,Java 语言也开始官方支持异步编程:在 1.8 版本提供了 CompletableFuture,在 Java 9 版本则提供了更加完备的 Flow API,异步编程目前已经完全工业化。因此,学好异步编程还是很有必要的。
CompletableFuture 已经能够满足简单的异步编程需求,如果你对异步编程感兴趣,可以重点关注 RxJava 这个项目,利用 RxJava,即便在 Java 1.6 版本也能享受异步编程的乐趣。
往期推荐
- 利用sys schema解决一次诡异的语句hang问题
- hdu----(4513)吉哥系列故事——完美队形II(manacher(最长回文串算法))
- 学习manacher(最长公共回文串算法)
- Apache Spark 2.3 加入支持Native Kubernetes及新特性文档下载
- Oracle 12c 多租户专题|隔离PDB的磁盘IO
- golang 裸写一个pool池控制协程的大小
- 2014---多校训练2(ZCC Loves Codefires)
- 完整的golang 多协程+信道 任务处理示例
- 2014---多校训练一(A Couple doubi)
- hdu----(2586)How far away ?(DFS/LCA/RMQ)
- Golang控制goroutine的启动与关闭
- spring-boot-starter-swagger迎新伙伴支持,加速更新进度(1.3.0.RELEASE)
- poj----(1470)Closest Common Ancestors(LCA)
- 测试一下golang协程资源占有率
- JavaScript 教程
- JavaScript 编辑工具
- JavaScript 与HTML
- JavaScript 与Java
- JavaScript 数据结构
- JavaScript 基本数据类型
- JavaScript 特殊数据类型
- JavaScript 运算符
- JavaScript typeof 运算符
- JavaScript 表达式
- JavaScript 类型转换
- JavaScript 基本语法
- JavaScript 注释
- Javascript 基本处理流程
- Javascript 选择结构
- Javascript if 语句
- Javascript if 语句的嵌套
- Javascript switch 语句
- Javascript 循环结构
- Javascript 循环结构实例
- Javascript 跳转语句
- Javascript 控制语句总结
- Javascript 函数介绍
- Javascript 函数的定义
- Javascript 函数调用
- Javascript 几种特殊的函数
- JavaScript 内置函数简介
- Javascript eval() 函数
- Javascript isFinite() 函数
- Javascript isNaN() 函数
- parseInt() 与 parseFloat()
- escape() 与 unescape()
- Javascript 字符串介绍
- Javascript length属性
- javascript 字符串函数
- Javascript 日期对象简介
- Javascript 日期对象用途
- Date 对象属性和方法
- Javascript 数组是什么
- Javascript 创建数组
- Javascript 数组赋值与取值
- Javascript 数组属性和方法
- Typecho1.1仿简书主题小屏幕菜单栏展开优化
- Typecho1.1仿简书主题大小屏适配
- Typecho1.1文章内链接用新窗口打开的办法
- 搭建一个低配版的Mock Server
- Nginx解决跨域资源问题:No 'Access-Control-Allow-Origin' header is present on the requested resource.
- Typecho 仿简书主题 时间轴归档页实现
- Typecho如何添加“编辑”当前文章按钮
- Flutter入门第二讲:项目运行,Hello world
- Flutter入门第一讲:环境搭建(mac os为例)
- 第12天:NLP补充——HMM(隐马尔科夫模型)
- android View事件分发实测
- LeetCode51|寻找旋转排序数组中的最小值
- Yapi 可视化接口平台安装实践
- LeetCode50|搜索旋转排序数组II
- LeetCode49|搜索旋转排序数组