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一安 一安未来 2023-08-22 08:00 发表于北京
收录于合集#干货分享集147个
大家好,我是一安~
一些业务场景我们需要使用多线程异步执行任务,加快任务执行速度。
JDK5新增了Future
接口,用于描述一个异步计算的结果。
虽然 Future 以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力,但是对于结果的获取却是很不方便,我们必须使用Future.get()
的方式阻塞调用线程,或者使用轮询方式判断 Future.isDone
任务是否结束,再获取结果。
这两种处理方式都不是很优雅,相关代码如下:
- @Test
- public void testFuture() throws ExecutionException, InterruptedException {
- ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
- Future<String> future = executorService.submit(() -> {
- Thread.sleep(2000);
- return "hello";
- });
- System.out.println(future.get());
- System.out.println("end");
- }
与此同时,Future无法解决多个异步任务需要相互依赖的场景,简单点说就是,主线程需要等待子线程任务执行完毕之后再进行执行,这个时候你可能想到了CountDownLatch
,没错确实可以解决,代码如下。
这里定义两个Future,第一个通过用户id获取用户信息,第二个通过商品id获取商品信息。
- @Test
- public void testCountDownLatch() throws InterruptedException, ExecutionException {
- ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
- CountDownLatch downLatch = new CountDownLatch(2);
- long startTime = System.currentTimeMillis();
- Future<String> userFuture = executorService.submit(() -> {
- //模拟查询商品耗时500毫秒
- Thread.sleep(500);
- downLatch.countDown();
- return "用户A";
- });
-
- Future<String> goodsFuture = executorService.submit(() -> {
- //模拟查询商品耗时500毫秒
- Thread.sleep(400);
- downLatch.countDown();
- return "商品A";
- });
-
- downLatch.await();
- //模拟主程序耗时时间
- Thread.sleep(600);
- System.out.println("获取用户信息:" + userFuture.get());
- System.out.println("获取商品信息:" + goodsFuture.get());
- System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
-
- }
「运行结果」
- 获取用户信息:用户A
- 获取商品信息:商品A
- 总共用时1110ms
从运行结果可以看出结果都已经获取,而且如果我们不用异步操作,执行时间应该是:500+400+600 = 1500
,用异步操作后实际只用1110ms。
但是Java8以后我不再认为这是一种优雅的解决方式,接下来来了解下CompletableFuture
的使用。
- @Test
- public void testCompletableInfo() throws InterruptedException, ExecutionException {
- long startTime = System.currentTimeMillis();
-
- //调用用户服务获取用户基本信息
- CompletableFuture<String> userFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() ->
- //模拟查询商品耗时500毫秒
- {
- try {
- Thread.sleep(500);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- return "用户A";
- });
-
- //调用商品服务获取商品基本信息
- CompletableFuture<String> goodsFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() ->
- //模拟查询商品耗时500毫秒
- {
- try {
- Thread.sleep(400);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- return "商品A";
- });
-
- System.out.println("获取用户信息:" + userFuture.get());
- System.out.println("获取商品信息:" + goodsFuture.get());
-
- //模拟主程序耗时时间
- Thread.sleep(600);
- System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
- }
运行结果
- 获取用户信息:用户A
- 获取商品信息:商品A
- 总共用时1112ms
通过CompletableFuture
可以很轻松的实现CountDownLatch
的功能,你以为这就结束了,远远不止,CompletableFuture
比这要强多了。
比如可以实现:任务1执行完了再执行任务2,甚至任务1执行的结果,作为任务2的入参数等等强大功能,下面就来学学CompletableFuture
的API。
CompletableFuture
源码中有四个静态方法用来执行异步任务
- public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier){..}
- public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier,Executor executor){..}
- public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable){..}
- public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable,Executor executor){..}
一般我们用上面的静态方法来创建CompletableFuture
,这里也解释下他们的区别:
「supplyAsync」执行任务,支持返回值。
「runAsync」执行任务,没有返回值。
「supplyAsync方法」
- //使用默认内置线程池ForkJoinPool.commonPool(),根据supplier构建执行任务
- public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier)
- //自定义线程,根据supplier构建执行任务
- public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)
「runAsync方法」
- //使用默认内置线程池ForkJoinPool.commonPool(),根据runnable构建执行任务
- public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable)
- //自定义线程,根据runnable构建执行任务
- public static CompletableFuture<Void> runAsync(Runnable runnable, Executor executor)
对于结果的获取CompltableFuture
类提供了四种方式
- //方式一
- public T get()
- //方式二
- public T get(long timeout, TimeUnit unit)
- //方式三
- public T getNow(T valueIfAbsent)
- //方式四
- public T join()
说明:
「get()和get(long timeout, TimeUnit unit)」 => 在Future中就已经提供了,后者提供超时处理,如果在指定时间内未获取结果将抛出超时异常
「getNow」 => 立即获取结果不阻塞,结果计算已完成将返回结果或计算过程中的异常,如果未计算完成将返回设定的valueIfAbsent值
「join」 => 方法里不会抛出异常
示例:
- @Test
- public void testCompletableGet() throws InterruptedException, ExecutionException {
-
- CompletableFuture<String> cp1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- try {
- Thread.sleep(1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- return "商品A";
- });
-
- // getNow方法测试
- System.out.println(cp1.getNow("商品B"));
-
- //join方法测试
- CompletableFuture<Integer> cp2 = CompletableFuture.supplyAsync((() -> 1 / 0));
- System.out.println(cp2.join());
- System.out.println("-----------------------------------------------------");
- //get方法测试
- CompletableFuture<Integer> cp3 = CompletableFuture.supplyAsync((() -> 1 / 0));
- System.out.println(cp3.get());
- }
「运行结果」:
第一个执行结果为 「商品B」,因为要先睡上1秒结果不能立即获取
join方法获取结果方法里不会抛异常,但是执行结果会抛异常,抛出的异常为CompletionException
get方法获取结果方法里将抛出异常,执行结果抛出的异常为ExecutionException
通俗点讲就是,「做完第一个任务后,再做第二个任务,第二个任务也没有返回值」。
示例
- @Test
- public void testCompletableThenRunAsync() throws InterruptedException, ExecutionException {
- long startTime = System.currentTimeMillis();
-
- CompletableFuture<Void> cp1 = CompletableFuture.runAsync(() -> {
- try {
- //执行任务A
- Thread.sleep(600);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
-
- });
-
- CompletableFuture<Void> cp2 = cp1.thenRun(() -> {
- try {
- //执行任务B
- Thread.sleep(400);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- });
-
- // get方法测试
- System.out.println(cp2.get());
-
- //模拟主程序耗时时间
- Thread.sleep(600);
- System.out.println("总共用时" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
- }
-
- //运行结果
- /**
- * null
- * 总共用时1610ms
- */
「thenRun 和thenRunAsync有什么区别呢?」
如果你执行第一个任务的时候,传入了一个自定义线程池:
调用thenRun方法执行第二个任务时,则第二个任务和第一个任务是共用同一个线程池。
调用thenRunAsync
执行第二个任务时,则第一个任务使用的是你自己传入的线程池,第二个任务使用的是ForkJoin线程池。
说明: 后面介绍的thenAccept
和thenAcceptAsync
,thenApply
和thenApplyAsync
等,它们之间的区别也是这个。
第一个任务执行完成后,执行第二个回调方法任务,会将该任务的执行结果,作为入参,传递到回调方法中,但是回调方法是没有返回值的。
示例
- @Test
- public void testCompletableThenAccept() throws ExecutionException, InterruptedException {
- long startTime = System.currentTimeMillis();
- CompletableFuture<String> cp1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- return "dev";
-
- });
- CompletableFuture<Void> cp2 = cp1.thenAccept((a) -> {
- System.out.println("上一个任务的返回结果为: " + a);
- });
-
- cp2.get();
- }
表示第一个任务执行完成后,执行第二个回调方法任务,会将该任务的执行结果,作为入参,传递到回调方法中,并且回调方法是有返回值的。
示例
- @Test
- public void testCompletableThenApply() throws ExecutionException, InterruptedException {
- CompletableFuture<String> cp1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- return "dev";
-
- }).thenApply((a) -> {
- if(Objects.equals(a,"dev")){
- return "dev";
- }
- return "prod";
- });
-
- System.out.println("当前环境为:" + cp1.get());
-
- //输出: 当前环境为:dev
- }
当CompletableFuture
的任务不论是正常完成还是出现异常它都会调用 「whenComplete」这回调函数。
「正常完成」:whenComplete返回结果和上级任务一致,异常为null;
「出现异常」:whenComplete返回结果为null,异常为上级任务的异常;
即调用get()
时,正常完成时就获取到结果,出现异常时就会抛出异常,需要你处理该异常。
下面来看看示例
- @Test
- public void testCompletableWhenComplete() throws ExecutionException, InterruptedException {
- CompletableFuture<Double> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
-
- if (Math.random() < 0.5) {
- throw new RuntimeException("出错了");
- }
- System.out.println("正常结束");
- return 0.11;
-
- }).whenComplete((aDouble, throwable) -> {
- if (aDouble == null) {
- System.out.println("whenComplete aDouble is null");
- } else {
- System.out.println("whenComplete aDouble is " + aDouble);
- }
- if (throwable == null) {
- System.out.println("whenComplete throwable is null");
- } else {
- System.out.println("whenComplete throwable is " + throwable.getMessage());
- }
- });
- System.out.println("最终返回的结果 = " + future.get());
- }
正常完成,没有异常时:
- 正常结束
- whenComplete aDouble is 0.11
- whenComplete throwable is null
- 最终返回的结果 = 0.11
出现异常时:get()会抛出异常
- whenComplete aDouble is null
- whenComplete throwable is java.lang.RuntimeException: 出错了
-
- java.util.concurrent.ExecutionException: java.lang.RuntimeException: 出错了
- at java.util.concurrent.CompletableFuture.reportGet(CompletableFuture.java:357)
- at java.util.concurrent.CompletableFuture.get(CompletableFuture.java:1895)
- @Test
- public void testWhenCompleteExceptionally() throws ExecutionException, InterruptedException {
- CompletableFuture<Double> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- if (Math.random() < 0.5) {
- throw new RuntimeException("出错了");
- }
- System.out.println("正常结束");
- return 0.11;
-
- }).whenComplete((aDouble, throwable) -> {
- if (aDouble == null) {
- System.out.println("whenComplete aDouble is null");
- } else {
- System.out.println("whenComplete aDouble is " + aDouble);
- }
- if (throwable == null) {
- System.out.println("whenComplete throwable is null");
- } else {
- System.out.println("whenComplete throwable is " + throwable.getMessage());
- }
- }).exceptionally((throwable) -> {
- System.out.println("exceptionally中异常:" + throwable.getMessage());
- return 0.0;
- });
-
- System.out.println("最终返回的结果 = " + future.get());
- }
当出现异常时,exceptionally
中会捕获该异常,给出默认返回值0.0。
- whenComplete aDouble is null
- whenComplete throwable is java.lang.RuntimeException: 出错了
- exceptionally中异常:java.lang.RuntimeException: 出错了
- 最终返回的结果 = 0.0
thenCombine
/ thenAcceptBoth
/ runAfterBoth
都表示:「当任务一和任务二都完成再执行任务三」。
区别在于:
「runAfterBoth」 不会把执行结果当做方法入参,且没有返回值
「thenAcceptBoth」: 会将两个任务的执行结果作为方法入参,传递到指定方法中,且无返回值
「thenCombine」:会将两个任务的执行结果作为方法入参,传递到指定方法中,且有返回值
示例
- @Test
- public void testCompletableThenCombine() throws ExecutionException, InterruptedException {
- //创建线程池
- ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
- //开启异步任务1
- CompletableFuture<Integer> task = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- System.out.println("异步任务1,当前线程是:" + Thread.currentThread().getId());
- int result = 1 + 1;
- System.out.println("异步任务1结束");
- return result;
- }, executorService);
-
- //开启异步任务2
- CompletableFuture<Integer> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- System.out.println("异步任务2,当前线程是:" + Thread.currentThread().getId());
- int result = 1 + 1;
- System.out.println("异步任务2结束");
- return result;
- }, executorService);
-
- //任务组合
- CompletableFuture<Integer> task3 = task.thenCombineAsync(task2, (f1, f2) -> {
- System.out.println("执行任务3,当前线程是:" + Thread.currentThread().getId());
- System.out.println("任务1返回值:" + f1);
- System.out.println("任务2返回值:" + f2);
- return f1 + f2;
- }, executorService);
-
- Integer res = task3.get();
- System.out.println("最终结果:" + res);
- }
「运行结果」
- 异步任务1,当前线程是:17
- 异步任务1结束
- 异步任务2,当前线程是:18
- 异步任务2结束
- 执行任务3,当前线程是:19
- 任务1返回值:2
- 任务2返回值:2
- 最终结果:4
applyToEither
/ acceptEither
/ runAfterEither
都表示:「两个任务,只要有一个任务完成,就执行任务三」。
区别在于:
「runAfterEither」:不会把执行结果当做方法入参,且没有返回值
「acceptEither」: 会将已经执行完成的任务,作为方法入参,传递到指定方法中,且无返回值
「applyToEither」:会将已经执行完成的任务,作为方法入参,传递到指定方法中,且有返回值
示例
- @Test
- public void testCompletableEitherAsync() {
- //创建线程池
- ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
- //开启异步任务1
- CompletableFuture<Integer> task = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- System.out.println("异步任务1,当前线程是:" + Thread.currentThread().getId());
-
- int result = 1 + 1;
- System.out.println("异步任务1结束");
- return result;
- }, executorService);
-
- //开启异步任务2
- CompletableFuture<Integer> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- System.out.println("异步任务2,当前线程是:" + Thread.currentThread().getId());
- int result = 1 + 2;
- try {
- Thread.sleep(3000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("异步任务2结束");
- return result;
- }, executorService);
-
- //任务组合
- task.acceptEitherAsync(task2, (res) -> {
- System.out.println("执行任务3,当前线程是:" + Thread.currentThread().getId());
- System.out.println("上一个任务的结果为:"+res);
- }, executorService);
- }
运行结果
- //通过结果可以看出,异步任务2都没有执行结束,任务3获取的也是1的执行结果
- 异步任务1,当前线程是:17
- 异步任务1结束
- 异步任务2,当前线程是:18
- 执行任务3,当前线程是:19
- 上一个任务的结果为:2
注意
如果把上面的核心线程数改为1也就是
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
运行结果就是下面的了,会发现根本没有执行任务3,显然是任务3直接被丢弃了。
- 异步任务1,当前线程是:17
- 异步任务1结束
- 异步任务2,当前线程是:17
「allOf」:等待所有任务完成
「anyOf」:只要有一个任务完成
示例
allOf:等待所有任务完成
- @Test
- public void testCompletableAallOf() throws ExecutionException, InterruptedException {
- //创建线程池
- ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
- //开启异步任务1
- CompletableFuture<Integer> task = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- System.out.println("异步任务1,当前线程是:" + Thread.currentThread().getId());
- int result = 1 + 1;
- System.out.println("异步任务1结束");
- return result;
- }, executorService);
-
- //开启异步任务2
- CompletableFuture<Integer> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- System.out.println("异步任务2,当前线程是:" + Thread.currentThread().getId());
- int result = 1 + 2;
- try {
- Thread.sleep(3000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("异步任务2结束");
- return result;
- }, executorService);
-
- //开启异步任务3
- CompletableFuture<Integer> task3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- System.out.println("异步任务3,当前线程是:" + Thread.currentThread().getId());
- int result = 1 + 3;
- try {
- Thread.sleep(4000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("异步任务3结束");
- return result;
- }, executorService);
-
- //任务组合
- CompletableFuture<Void> allOf = CompletableFuture.allOf(task, task2, task3);
-
- //等待所有任务完成
- allOf.get();
- //获取任务的返回结果
- System.out.println("task结果为:" + task.get());
- System.out.println("task2结果为:" + task2.get());
- System.out.println("task3结果为:" + task3.get());
- }
anyOf: 只要有一个任务完成
- @Test
- public void testCompletableAnyOf() throws ExecutionException, InterruptedException {
- //创建线程池
- ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
- //开启异步任务1
- CompletableFuture<Integer> task = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- int result = 1 + 1;
- return result;
- }, executorService);
-
- //开启异步任务2
- CompletableFuture<Integer> task2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- int result = 1 + 2;
- return result;
- }, executorService);
-
- //开启异步任务3
- CompletableFuture<Integer> task3 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- int result = 1 + 3;
- return result;
- }, executorService);
-
- //任务组合
- CompletableFuture<Object> anyOf = CompletableFuture.anyOf(task, task2, task3);
- //只要有一个有任务完成
- Object o = anyOf.get();
- System.out.println("完成的任务的结果:" + o);
- }
CompletableFuture
使我们的异步编程更加便利的、代码更加优雅的同时,我们也要关注下它,使用的一些注意点。
- @Test
- public void testWhenCompleteExceptionally() {
- CompletableFuture<Double> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
- if (1 == 1) {
- throw new RuntimeException("出错了");
- }
- return 0.11;
- });
-
- //如果不加 get()方法这一行,看不到异常信息
- //future.get();
- }
Future需要获取返回值,才能获取到异常信息。如果不加 get()
/join()
方法,看不到异常信息。
小伙伴们使用的时候,注意一下哈,考虑是否加try...catch...
或者使用exceptionally
方法。
CompletableFuture
的get()
方法是阻塞的,如果使用它来获取异步调用的返回值,需要添加超时时间。
- //反例
- CompletableFuture.get();
- //正例
- CompletableFuture.get(5, TimeUnit.SECONDS);
CompletableFuture
代码中又使用了默认的 「ForkJoin线程池」,处理的线程个数是电脑 「CPU核数-1」。在大量请求过来的时候,处理逻辑复杂的话,响应会很慢。一般建议使用自定义线程池,优化线程池配置参数。
CompletableFuture
的get()方法是阻塞的,我们一般建议使用CompletableFuture.get(5, TimeUnit.SECONDS)
。并且一般建议使用自定义线程池。
但是如果线程池拒绝策略是DiscardPolicy
或者DiscardOldestPolicy
,当线程池饱和时,会直接丢弃任务,不会抛弃异常。因此建议,CompletableFuture
线程池策略最好使用AbortPolicy
,然后耗时的异步线程,做好线程池隔离哈。
一安未来
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