vlambda博客
学习文章列表

话说，不看不知道，都说JDK7当时升级JDK8的时候，升级了非常多的内容，不得不说，这升级真的大。

什么是异步编程

在很多时候，我们在进程中使用单一线程从头到尾地执行程序，比如程序向另外一台服务器发出请求，由于网络等外部原因，此种通信任务往往会耗费大量时间，进程如果在此期间仅仅只能等待网络或网络上其他机器的响应，将严重地降低了性能。

如果程序调用某个方法，等待其执行全部处理后才能继续执行，我们称其为同步的。相反，在处理完成之前就返回调用方法则是异步的。

我们在编程语言的流程中添加了异步控制的部分，这部分的编程可以称之为异步编程。

JDK中的异步编程

Future

Future模式在 JDK5 的时候就有, Future模式，只是发起了耗时操作，函数立马就返回了，真正执行具体操作由另外一个工作线程去完成，并不会阻塞客户端线程。所以在工作线程执行耗时操作的时候客户端无需等待，可以继续做其他事情，等到需要的时候再向工作线程获取结果。

举个最简单的例子，我们烧水的时候么，不用一直在炉子旁边看着，在烧水的过程中，我们需要做一些其他的事情，比如去写一会代码，但是在你去写代码之前，会给你一个假的结果，比如，我已经烧开了，但是，在你去写代码的时候，他就开始疯狂加火，等到水烧开为止，等到你口渴想倒水的时候，发现水是已经烧开的，也就是说，当你在写代码之前的时候收到的是个假的结果。

实际上，Future 模式无法立即给出你想要的结果，但它会给你一个契约，之后你可以随时通过这个契约来获取你想要的结果。

异步模式主要是和同步模式进行对比的，我们画个图来看看。

黄色区域的位置的Y轴长度则表示的是你需要等待的所有时间，在这个时间内，你没有办法做任何的事情，只能在这里等着，但是异步的话，就完全不用这个样子了。

在JDK中Future模式有一套完整的实现。

我们来写案例代码实验一下：

没有是用 Future 的代码

NormalThreadTest

public class NormalThreadTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        long start = System.currentTimeMillis();
        // 开启购买厨具线程
        ShoppingThread shopping = new ShoppingThread();
        shopping.start();
        shopping.join(); // 保障厨具购买并送货
        // 获取到购买厨具
        KitchenWare kc = shopping.kc;

        // 买食材
        FoodMaterial fm = new FoodMaterial();
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println("第二步: 食材已经到位");
        // 烹饪美食
        cooking(kc, fm);
        System.out.println("第三步: 美食烹饪完成");
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("烹饪美食时间为:" +  (end - start));
    }


    /**
     * 定义网上购物厨具线程
     * @author Administrator
     *
     */
    static class ShoppingThread extends Thread {

        // 厨具对象引用
        private KitchenWare kc;

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("第一步: 网上下单");
            System.out.println("第一步: 等待厨具");
            try {
                Thread.sleep(5000); // 等待厨具时间
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("第一步: 快递送货");
            // 生产厨具
            kc = new KitchenWare();
        }
    }

    /**
     * 厨具类
     * @author Administrator
     *
     */
    static class KitchenWare {

    }

    /**
     * 食材类
     * @author Administrator
     *
     */
    static class FoodMaterial {

    }

    /**
     * 定义烹饪食物的方法
     * @param kc
     * @param fm
     */
    static void cooking(KitchenWare kc, FoodMaterial fm) {

    }
}

运行结果

第一步: 网上下单
第一步: 等待厨具
第一步: 快递送货
第二步: 食材已经到位
第三步: 美食烹饪完成
烹饪美食时间为:7043

已经使用Future的代码

FutureThreadTest

public class FutureThreadTest {


    public static void main(String[] args) throws Exception {
        long start = System.currentTimeMillis();

        Callable<KitchenWare> callable = new Callable<KitchenWare>() {
            public KitchenWare call() throws Exception {
                System.out.println("第一步: 网上下单");
                System.out.println("第一步: 等待厨具");
                try {
                    Thread.sleep(5000); // 等待厨具时间
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("第一步: 快递送货");
                return new KitchenWare();
            }

        };
        // 包装为异步执行的对象
        FutureTask<KitchenWare> task = new FutureTask<>(callable);
        new Thread(task).start();

        // 买食材
        FoodMaterial fm = new FoodMaterial();
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println("第二步: 食材已经到位");

        if (!task.isDone()) {
            System.out.println("厨具还没有到.....");
        }
        // 通过阻塞形式获取到异步块执行的结果
        KitchenWare kc = task.get(); // 阻塞
        // 烹饪美食
        cooking(kc, fm);
        System.out.println("第三步: 美食烹饪完成");
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("烹饪美食时间为:" +  (end - start));
    }


    /**
     * 厨具类
     * @author Administrator
     *
     */
    static class KitchenWare {

    }

    /**
     * 食材类
     * @author Administrator
     *
     */
    static class FoodMaterial {

    }

    /**
     * 定义烹饪食物的方法
     * @param kc
     * @param fm
     */
    static void cooking(KitchenWare kc, FoodMaterial fm) {

    }
}

执行结果：

第一步: 网上下单
第一步: 等待厨具
第二步: 食材已经到位
厨具还没有到.....
第一步: 快递送货
第三步: 美食烹饪完成
烹饪美食时间为:5027

这个是JDK5中就有的 Future 来实现 异步编程的，那么接下来我们看1.8的异步编程。

CompletableFuture

Future 虽然可以实现获取异步执行结果的需求，但是它没有提供通知的机制，我们无法得知Future什么时候完成，我们通过上面的代码也完全能看出来。

为什么在JDK5之后，又推出新的异步编程，因为使用  Future 要么使用阻塞，在 future.get() 的地方等待 Future 返回的结果，这时又变成同步操作。要么使用 isDone() 轮询地判断 Future 是否完成，这样会耗费CPU的资源。所以阿粉猜测所以在JDK8又推出了 CompletableFuture。

之前 Future 需要等待 isDone 为 true 才能知道任务跑完了。或者就是用 get 方法调用的时候会出现阻塞。而使用 CompletableFuture 的使用就可以用 then ， when 等等操作来防止以上的阻塞和轮询 isDone 的现象出现。

CompletableFuture 有四个方法来创建CompletableFuture对象

public static CompletableFuture<Void>   runAsync(Runnable runnable)

public static CompletableFuture<Void>   runAsync(Runnable runnable, Executor executor)

public static <U> CompletableFuture<U>  supplyAsync(Supplier<U> supplier)

public static <U> CompletableFuture<U>  supplyAsync(Supplier<U> supplier, Executor executor)

Asynsc表示异步,而supplyAsync与runAsync不同在与前者异步返回一个结果,后者是void.第二个函数第二个参数表示是用我们自己创建的线程池,否则采用默认的ForkJoinPool.commonPool()作为它的线程池.其中Supplier是一个函数式接口,代表是一个生成者的意思,传入0个参数,返回一个结果.

我们写一个最简单的测试代码

public static void test2() throws Exception {
        //supplyAsync内部使用ForkJoinPool线程池执行任务
        CompletableFuture<String> completableFuture=CompletableFuture.supplyAsync(()->{
            //模拟执行耗时任务
            System.out.println("task doing...");
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //返回结果
            return "100";
        }).whenComplete((v,r)->{
            System.out.println("计算结果是: "+v);
        });
        //CompletableFuture里使用的线程池里的线程默认是daemon的。main线程结束后，整个程序也
        //结束了，这里将main线程join后任务里的代码才可以执行完
         Thread.currentThread().join();
    }

而使用 CompletableFuture 能有效的避开使用 Futrue 出现的缺点。

看来，JDK 每一次的更新换代，不光是加了一些新的内容，而且像开发一样，每次迭代的时候，同时也会更新之前的一些不完美的内容，不是么？