說說Java異步調用的幾種方式

2021 年 8 月 2 日
筆記
JAVA, Java基礎, 多線程

日常開發中，會經常遇到說，前台調服務，然後觸發一個比較耗時的異步服務，且不用等異步任務的處理結果就對原服務進行返回。這裡就涉及的Java異步調用的一個知識。下面本文嘗試將Java異步調用的多種方式進行歸納。

一、通過創建新線程

首先的我們得認識到，異步調用的本質，其實是通過開啟一個新的線程來執行。如以下例子：

public static void main(String[] args) throws Exception{

    System.out.println("主線程 =====> 開始 =====> " + System.currentTimeMillis());

    new Thread(() -> {
        System.out.println("異步線程 =====> 開始 =====> " + System.currentTimeMillis());
        try{
            Thread.sleep(5000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("異步線程 =====> 結束 =====> " + System.currentTimeMillis());
    }).start();

    Thread.sleep(2000);

    System.out.println("主線程 =====> 結束 =====> " + System.currentTimeMillis());
    
}

數據結果如下所示，我們知道，System.currentTimeMillis()時間單位為ms。

主線程 =====> 開始 =====> 1627893837146
異步線程 =====> 開始 =====> 1627893837200
主線程 =====> 結束 =====> 1627893839205
異步線程 =====> 結束 =====> 1627893842212

我們通過線程休眠來達成主線程執行時間2秒左右，異步線程執行5秒左右的效果。通過打印出來的時間戳倒數第四位（秒位）我們可以看出，兩個的線程執行總時間為5秒左右，符合異步執行的特徵

以上是採用Runable實現多線程創建方式的lambda寫法，關於的lambda知識，可參考Java Lambda 表達式；而關於多線程的多種實現方式，Java多線程事務管理一文有提及，可移步查看

二、通過線程池

因為異步任務的實現本質的由新線程來執行任務，所以通過線程池的也可以實現異步執行。寫法同我們利用線程池開啟多線程一樣。但由於我們的目的不是執行多線程，而是異步執行任務，所以一般需要另外一個線程就夠了。

因此區別於執行多線程任務的我們常用的newFixedThreadPool，在執行異步任務時，我們用newSingleThreadExecutor 來創建一個單個線程的線程池。

public static void main(String[] args) throws Exception{

    System.out.println("主線程 =====> 開始 =====> " + System.currentTimeMillis());

    ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
    executorService.submit(()->{
        System.out.println("異步線程 =====> 開始 =====> " + System.currentTimeMillis());
        try{
            Thread.sleep(5000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("異步線程 =====> 結束 =====> " + System.currentTimeMillis());
    });
    executorService.shutdown(); // 回收線程池

    Thread.sleep(2000);

    System.out.println("主線程 =====> 結束 =====> " + System.currentTimeMillis());
    
}

執行結果如下：

主線程 =====> 開始 =====> 1627895467578
異步線程 =====> 開始 =====> 1627895467635
主線程 =====> 結束 =====> 1627895469644
異步線程 =====> 結束 =====> 1627895472649

可以看到，結果跟第一種結果是基本一致的。

溫馨提示：不要忘記線程池的回收

三、通過@Async註解

我們都知道，SpringBoot項目有一個的很重要的特點就是的註解化。如果你的項目是SpringBoot，那就又多了一種選擇——@Async註解。

使用起來也非常簡單，將要異步執行的代碼封裝成一個方法，然後用@Async註解該方法，然後在主方法中直接調用就行。

@Test
public void mainThread() throws Exception{

    System.out.println("主線程 =====> 開始 =====> " + System.currentTimeMillis());
    collectionBill.asyncThread();
    Thread.sleep(2000);
    System.out.println("主線程 =====> 結束 =====> " + System.currentTimeMillis());

    Thread.sleep(4000); // 用於防止jvm停止，導致異步線程中斷
}

@Async
public void asyncThread(){
    System.out.println("異步線程 =====> 開始 =====> " + System.currentTimeMillis());
    try{
        Thread.sleep(5000);
    }catch (InterruptedException e){
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("異步線程 =====> 結束 =====> " + System.currentTimeMillis());
}

執行結果如下：

主線程 =====> 開始 =====> 1627897539948
異步線程 =====> 開始 =====> 1627897539956
主線程 =====> 結束 =====> 1627897541965
異步線程 =====> 結束 =====> 1627897544966

有以下兩點需要注意：

類似@Tranctional註解，@Async註解的方法與調用方法不能在同一個類中，否則不生效

JUnit框架的設計不考慮多線程場景，所以主線程退出後，子線程也會跟着立即退出，所以可以在後面加多線程休眠時間來觀察異步線程的執行情況

四、通過CompletableFuture

CompletableFuture是JDK1.8的新特性，是對Future的擴展。CompletableFuture實現了CompletionStage接口和Future接口，增加了異步回調、流式處理、多個Future組合處理的能力。

實現代碼如下：

public static void main(String[] args) throws Exception{

    System.out.println("主線程 =====> 開始 =====> " + System.currentTimeMillis());

    ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
    CompletableFuture.runAsync(() ->{
        System.out.println("異步線程 =====> 開始 =====> " + System.currentTimeMillis());
        try{
            Thread.sleep(5000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("異步線程 =====> 結束 =====> " + System.currentTimeMillis());
    },executorService);
    executorService.shutdown(); // 回收線程池

    Thread.sleep(2000);

    System.out.println("主線程 =====> 結束 =====> " + System.currentTimeMillis());
    
}

同樣可以實現類似的結果如下：

主線程 =====> 開始 =====> 1627898354914
異步線程 =====> 開始 =====> 1627898354977
主線程 =====> 結束 =====> 1627898356980
異步線程 =====> 結束 =====> 1627898359979

CompletableFuture有者非常強大的功能，能給我們帶來非常絲滑的編程體驗。後續會寫一篇文章來詳細介紹CompletableFuture

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