Java異步非阻塞編程的幾種方式總結(jié)

更新時間：2021年06月29日 14:25:43 作者：平靜不絕望

這篇文章主要介紹了Java異步非阻塞編程的幾種方式總結(jié)，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教

1 服務(wù)端執(zhí)行，最簡單的同步調(diào)用方式：

缺陷：
服務(wù)端響應(yīng)之前，IO會阻塞在：
java.net.SocketInputStream#socketRead0 的native方法上：

2 JDK NIO & Future java 1.5之后

優(yōu)點(diǎn)：主線程可以不用等待IO響應(yīng)，可以去做點(diǎn)其他的，比如說再發(fā)送一個IO請求，可以等到一起返回;
缺點(diǎn)：主線程在等待結(jié)果返回過程中依然需要等待，沒有根本解決此問題;

3 使用Callback回調(diào)方式

優(yōu)點(diǎn)：主線程完成發(fā)送請求后，再也不用關(guān)心這個邏輯，去執(zhí)行其他的邏輯；整個過程中已經(jīng)沒有線程阻塞；如使用nio的EventLoopGroup中的線程執(zhí)行完所有邏輯；
缺點(diǎn)：回調(diào)地獄；Callback hell ；代碼可讀性低、編寫費(fèi)勁、容易出錯

4 JDK 1.8 CompletableFuture

優(yōu)點(diǎn)：解決Callback Hell的問題，JDK 1.8中提供了CompletableFuture；每一個IO操作，均可以封裝為獨(dú)立的CompletableFuture，從而避免回調(diào)地獄。
實(shí)現(xiàn)：將逆Callback邏輯，封裝成一個獨(dú)立的CompletableFuture，當(dāng)異步線程回調(diào)時，調(diào)用 future.complete(T) ，將結(jié)果封裝；thenCompose銜接，whenComplete輸出；
小結(jié)：這樣一來，就完美解決回調(diào)地獄問題，在主的邏輯中，看起來像是在同步的進(jìn)行編碼。

5 源碼舉例測試+結(jié)果

 
import java.util.concurrent.CompletableFuture; 
public class CompletableFutureTest { 
    private static CompletableFuture<String> invokeAFuture(String rawASource){
        CompletableFuture<String> future = new CompletableFuture<>();
        System.out.println("pre-do-invokeA");
        try {
            Thread.sleep(1000);
            future.complete("invokeA "+rawASource+" result = skip");
        }catch (Exception e){
 
        }
        return future;
    }
 
    private static CompletableFuture<String> invokeBFuture(String rawAResult){
        CompletableFuture<String> future = new CompletableFuture<>();
        System.out.println("pre-do-invokeB");
        try {
            Thread.sleep(1000);
            future.complete("after A done result = "+rawAResult+", then invokeB result = success");
        }catch (Exception e){
 
        }
        return future;
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        invokeAFuture("加油").thenCompose(aResult-> invokeBFuture(aResult)).whenComplete((resultB, throwable) ->{
            if(throwable != null){
                throwable.printStackTrace();
                return;
            }
            System.out.println(resultB);
        });
    }
    
     public static void main(String[] args) {
        invokeAFuture("加油").thenCompose(CompletableFutureTest::invokeBFuture).whenComplete((resultB, throwable) ->{
            if(throwable != null){
                throwable.printStackTrace();
                return;
            }
            System.out.println(resultB);
        });
    }
} 
pre-do-invokeA
pre-do-invokeB
after A done result = invokeA 加油 result = skip, then invokeB result = success

6 小結(jié)：

1 嘗試使用異步編程方式；
2 剖析內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理；
3 java9 juc 包有了更抽象的flow處理方式；

Java 異步編程最佳實(shí)踐

什么是異步？為什么要用它？

異步編程提供了一個非阻塞的，事件驅(qū)動的編程模型。這種編程模型利用系統(tǒng)中多核執(zhí)行任務(wù)來提供并行，因此提供了應(yīng)用的吞吐率。此處吞吐率是指在單位時間內(nèi)所做任務(wù)的數(shù)量。在這種編程方式下，一個工作單元將獨(dú)立于主應(yīng)用線程而執(zhí)行，并且會將它的狀態(tài)通知調(diào)用線程：成功，處理中或者失敗。

我們需要異步來消除阻塞模型。其實(shí)異步編程模型可以使用同樣的線程來處理多個請求，這些請求不會阻塞這個線程。想象一個應(yīng)用正在使用的線程正在執(zhí)行任務(wù)，然后等待任務(wù)完成才進(jìn)行下一步。 log框架就是一個很好的例子：典型地你想將異常和錯誤日志記錄到一個目標(biāo)中，比如文件，數(shù)據(jù)庫或者其它類似地方。你不會讓你的程序等待日志寫完才執(zhí)行，否則程序的響應(yīng)就會受到影響。相反，如果對log框架的調(diào)用是異步地，應(yīng)用就可以并發(fā)執(zhí)行其它任務(wù)而無需等待。這是一個非阻塞執(zhí)行的例子。

為了在Java中實(shí)現(xiàn)異步，你需要使用Future 和 FutureTask, 它們位于java.util.concurrent包下. Future是一個接口而FutureTask是它的一個實(shí)現(xiàn)類。實(shí)際上，如果在你的代碼中使用Future, 你的異步任務(wù)會立即執(zhí)行，并且調(diào)用線程可以得到結(jié)果promise。

該做和不該做的

為了方便測試，你應(yīng)該在代碼中將功能從多線程中隔離出來。當(dāng)在Java中編寫異步代碼時，你應(yīng)該遵循異步模型，這樣調(diào)用線程就不會被阻塞。

注意構(gòu)造函數(shù)不能是異步的，你不應(yīng)該在構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用異步方法。當(dāng)任務(wù)互相不依賴時異步方式尤其有用。當(dāng)調(diào)用任務(wù)依賴被調(diào)用任務(wù)時不應(yīng)該使用異步(譯者按：這對異步來說無意義，因?yàn)闃I(yè)務(wù)上調(diào)用線程被阻塞了).

你應(yīng)該在異步方法中處理異常. 你不應(yīng)該為長時間的task實(shí)現(xiàn)異常. 一個長時間運(yùn)行的任務(wù)，如果異步執(zhí)行的話, 可能會比同步執(zhí)行耗費(fèi)更長的時間，因?yàn)檫\(yùn)行時要為異步執(zhí)行的方法執(zhí)行線程上下文的切換，線程狀態(tài)的存儲等. 你也應(yīng)該注意同步的異常和異步的異常有所不同。

同步異常暗示每次程序執(zhí)行到那個程序特殊狀態(tài)時就會拋出異常；異步異常的跟蹤則困難的多。

所以同步和異步異常暗示同步或異步代碼可能拋出異常