在过去的好多年里,多线程和异步一直作为 Java 技术里的高级部分,在技术序列中,一个语言分为入门部分、进阶部分和高级部分,所以,异步是作为其中的高级技术部分存在的。
关于异步和多线程这部分吧,常常存在于面试题、八股文当中,但是在大多数的项目代码中你根本看不着它。神奇吗,就是这么神奇。
纠其原因可能有两个:
我就见过很多同学,多次想入门多线程和异步,但是多次被劝退,或者在大门口反复横跳。
一旁的 Node.js 、Go 憋了一眼:哼,不就会异步吗,有那么难吗?
在 Java 中实现异步编程有什么方式呢?
异步回调函数
最开始写前端的时候最常用这种回调函数的方法,在 JavaScript 中,函数是一等公民,用法非常灵活。但是在 Java 中,回调方式并不常用。
在异步调用结束或者发生异常的时候主动的调用回调方法,以此来达到异步通知的目的。首先定义一个回调接口,如下:
public interface ICallBackService {
/**
* 回调方法
* @param args 参数
*/
void callback(String ...args) throws InterruptedException;
}
然后在你的异步方法中加一个回调参数,参数类型就是上面的 ICallBackService接口类型。
public class Work {
/**
* 业务逻辑
* @param callBackService
*/
public void doWork(ICallBackService callBackService) throws InterruptedException {
System.out.println("开始回调");
callBackService.callback("第一个参数","第二个参数");
System.out.println("回调结束");
}
}
之后在调用端调用doWork方法执行异步调用。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
System.out.println("准备发起异步调用");
Thread thread = new Thread(() -> {
Work work = new Work();
try {
work.doWork(new ICallBackService() {
@Override
public void callback(String... args) throws InterruptedException {
Thread.sleep(1000);
System.out.printf("正在执行回调动作:%s%n",args==null?"无参数":String.join(",", args));
}
});
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
});
thread.start();
System.out.println("继续干其他事儿");
}
执行后,打印的结果,主线程该干什么干什么,异步方法执行后,主动调用回调方法。
准备发起异步调用 继续干其他事儿 异步执行 正在执行回调动作:第一个参数,第二个参数 回调结束
回调这种机制有个最要命的问题,它会导致代码逻辑的割裂,本来是一个从开始到结束的完整执行过程,但是回调方法脱离了代码主流程,导致我们看代码的时候产生跳跃感。
CompletableFuture 异步
自从 Java 8 出现 Future 之后,异步编程就变得简单多了,回调函数完全可以不用了。再遇到需要异步的场景时,可以直接祭出 CompletableFuture,CompletableFuture 除了有最基础的异步调用功能外,还支持异步任务链、组合任务等等。
异步编程最繁杂的地方就是流程控制,对于 NodeJS 那种天生就是异步的语言来说,有丰富的第三方框架,而对于 Java 来说,到现在都比较少。
在不借助第三方框架的情况下,CompletableFuture 应该是最优解了。
下面这段代码展示了异步调用两个任务,然后将两个任务的返回结果合并到一起,用到了 CompletableFuture 的组合任务功能。
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
//异步发起第一个任务
CompletableFuture firstTask = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
return "第一个任务的结果";
}
);
//异步发起第二个任务
CompletableFuture secondTask = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "第二个任务的结果");
// 合并两个任务的结果
CompletableFuture combineTask = firstTask.thenCombineAsync(secondTask, (firstResult, secondResult) -> {
return firstResult + "&&" + secondResult;
});
combineTask.thenAccept((result) -> {
System.out.println("最终结果:" + result);
});
System.out.println("其他任务,该干嘛干嘛");
combineTask.join();
}
}
Reactor 响应式编程
用过 Spring Boot 的同学一定看到过 webFlux 这个东西,其实它就是 Reactor 中的功能。Reactor 的核心包是 reactor-core ,专为异步编程而生,已经是 Spring Boot 的内置框架了。
Reactor 是一个完全非阻塞的JVM响应式编程框架。响应式编程是一种涉及数据流和变化传播的异步编程范式。这意味着可以通过编程语言轻松地表示静态(如数组)或动态(如事件发射器)数据流。
事件发射器可以理解为事件驱动,如果做过 GUI 或客户端开发的肯定对事件驱动非常熟悉,事件驱动其实就是顺着人的思考模式来的,进行什么操作就触发什么事件。
下面是用 Reactor 实现的一个简单异步任务,其中subscribe 方法可以理解为一个事件订阅器,在里面可以订阅 onNext (也就是正常执行)、onError (发生错误是执行)以及onComplete(执行完成)等事件。每命中一个事件,就可以驱动这个事件做一些事情。
就是以顺序写代码的方式,实现异步的逻辑。
public static void main(String[] args) {
Mono asyncTask = Mono.fromCallable(() -> {
// 模拟异步操作
Thread.sleep(1000);
// 返回结果
return "任务执行成功";
});
// 订阅事件
asyncTask.subscribe(
result -> {
// onNext 事件,处理任务成功的情况
System.out.println("任务成功,结果:" + result);
},
error -> {
// onError 事件,处理任务出错的情况
System.err.println("任务出错:" + error.getMessage());
},
() -> {
// onComplete 事件,处理任务完成的情况
System.out.println("任务完成");
}
);
// 使用 block 方法等待异步任务完成
String result = asyncTask.block();
System.out.println("主线程等待结果:" + result);
}
执行以上代码前,需要引入 reactor-core 依赖包。
io.projectreactor
reactor-core
3.6.0
与 Reactor 类似的还有 RxJava,在 Android 开发上用的最多。