實(shí)現(xiàn)異步的九種方式，你知道幾個(gè)？
作者：撿田螺的小男孩
我們?nèi)粘ｉ_發(fā)的時(shí)候，經(jīng)常說到異步編程。比如說，在注冊(cè)接口，我們?cè)谟脩糇?cè)成功時(shí)，用異步發(fā)送郵件通知用戶。那么，小伙伴們，你知道實(shí)現(xiàn)異步編程，一共有多少種方式嗎？我給大家梳理了9種！
前言
大家好，我是田螺。
我們?nèi)粘ｉ_發(fā)的時(shí)候，經(jīng)常說到異步編程。比如說，在注冊(cè)接口，我們?cè)谟脩糇?cè)成功時(shí)，用異步發(fā)送郵件通知用戶。
那么，小伙伴們，你知道實(shí)現(xiàn)異步編程，一共有多少種方式嗎？我給大家梳理了9種~~
- 使用Thread和Runnable
- 使用Executors提供線程池
- 使用自定義線程池
- 使用Future和Callable
- 使用CompletableFuture
- 使用ForkJoinPool
- Spring的@Async異步
- MQ實(shí)現(xiàn)異步
- 使用Hutool工具庫的ThreadUtil
1. 使用Thread和Runnable
Thread和Runnable是最基本的異步編程方式，直接使用Thread和Runnable來創(chuàng)建和管理線程。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("田螺主線程:" + Thread.currentThread().getName());
Thread thread = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("田螺異步線程測試:"+Thread.currentThread().getName());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
thread.start();
}
}但是呢，日常工作中，不推薦直接使用Thread和Runnable，因?yàn)樗羞@些缺點(diǎn)：
- 資源消耗大：每次創(chuàng)建新線程會(huì)消耗系統(tǒng)資源，頻繁創(chuàng)建和銷毀線程會(huì)導(dǎo)致性能下降。
- 難以管理：手動(dòng)管理線程的生命周期、異常處理、任務(wù)調(diào)度等非常復(fù)雜。
- 缺乏擴(kuò)展性：無法輕松控制并發(fā)線程的數(shù)量，容易導(dǎo)致系統(tǒng)資源耗盡。
- 線程復(fù)用問題：每次任務(wù)都創(chuàng)建新線程，無法復(fù)用已有的線程，效率低下。
2.使用Executors提供線程池
針對(duì)Thread和Runnable的缺點(diǎn)，我們可以使用線程池呀，線程池主要有這些優(yōu)點(diǎn):
- 它幫我們管理線程，避免增加創(chuàng)建線程和銷毀線程的資源損耗。因?yàn)榫€程其實(shí)也是一個(gè)對(duì)象，創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，需要經(jīng)過類加載過程，銷毀一個(gè)對(duì)象，需要走GC垃圾回收流程，都是需要資源開銷的。
- 提高響應(yīng)速度。如果任務(wù)到達(dá)了，相對(duì)于從線程池拿線程，重新去創(chuàng)建一條線程執(zhí)行，速度肯定慢很多。
- 重復(fù)利用。線程用完，再放回池子，可以達(dá)到重復(fù)利用的效果，節(jié)省資源。
有些小伙伴說，我們可以直接使用Executors提供的線程池呀，非?？旖莘奖?，比如：
- Executors.newFixedThreadPool
- Executors.newCachedThreadPool簡單demo代碼如下：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("田螺主線程:" + Thread.currentThread().getName());
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
executor.execute(()->{
System.out.println("田螺線程池方式，異步線程:" + Thread.currentThread().getName());
});
}
}
// 運(yùn)行結(jié)果：
田螺主線程:main
田螺線程池方式，異步線程:pool-1-thread-13. 使用自定義線程池
使用使用Executors提供線程池，如newFixedThreadPool，雖然簡單快捷，但是呢，它的阻塞隊(duì)列十無界的！
newFixedThreadPool默認(rèn)使用LinkedBlockingQueue作為任務(wù)隊(duì)列，而LinkedBlockingQueue是一個(gè)無界隊(duì)列（默認(rèn)容量為Integer.MAX_VALUE）。如果任務(wù)提交速度遠(yuǎn)大于線程池處理速度，隊(duì)列會(huì)不斷堆積任務(wù)，最終可能導(dǎo)致內(nèi)存耗盡.
因此，我們一般推薦使用自定義線程池，來開啟異步。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 自定義線程池
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
2, // 核心線程數(shù)
4, // 最大線程數(shù)
60, // 空閑線程存活時(shí)間
TimeUnit.SECONDS, // 時(shí)間單位
new ArrayBlockingQueue<>(8), // 任務(wù)隊(duì)列
Executors.defaultThreadFactory(), // 線程工廠
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 拒絕策略
);
System.out.println("田螺主線程:" + Thread.currentThread().getName());
executor.execute(() -> {
try {
Thread.sleep(500); // 模擬耗時(shí)操作
System.out.println("田螺自定義線程池開啟異步：" + Thread.currentThread().getName());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
}
//輸出
田螺主線程:main
田螺自定義線程池開啟異步：pool-1-thread-14. 使用Future和Callable
有些小伙伴說，如果我們期望異步編程可以返回結(jié)果呢？
那我們可以使用Future和Callable。Future和Callable是Java 5引入的，用于處理異步任務(wù)。Callable類似于Runnable，但它可以返回一個(gè)結(jié)果，并且可以拋出異常。Future表示異步計(jì)算的結(jié)果。
簡單使用demo：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 自定義線程池
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
2, // 核心線程數(shù)
4, // 最大線程數(shù)
60, // 空閑線程存活時(shí)間
TimeUnit.SECONDS, // 時(shí)間單位
new ArrayBlockingQueue<>(8), // 任務(wù)隊(duì)列
Executors.defaultThreadFactory(), // 線程工廠
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 拒絕策略
);
System.out.println("田螺主線程:" + Thread.currentThread().getName());
Callable<String> task = () -> {
Thread.sleep(1000); // 模擬耗時(shí)操作
System.out.println("田螺自定義線程池開啟異步：" + Thread.currentThread().getName());
return "Hello, 公眾號(hào)：撿田螺的小男孩!";
};
Future<String> future = executor.submit(task);
String result = future.get(); // 阻塞直到任務(wù)完成
System.out.println("異步結(jié)果："+result);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
田螺主線程:main
田螺自定義線程池開啟異步：pool-1-thread-1
異步結(jié)果：Hello, 公眾號(hào)：撿田螺的小男孩!5. 使用CompletableFuture
CompletableFuture是Java 8引入的，提供了更強(qiáng)大的異步編程能力，支持鏈?zhǔn)秸{(diào)用、異常處理、組合多個(gè)異步任務(wù)等。
簡單使用demo：
public class Test {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 自定義線程池
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
2, // 核心線程數(shù)
4, // 最大線程數(shù)
60, // 空閑線程存活時(shí)間
TimeUnit.SECONDS, // 時(shí)間單位
new ArrayBlockingQueue<>(8), // 任務(wù)隊(duì)列
Executors.defaultThreadFactory(), // 線程工廠
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 拒絕策略
);
System.out.println("田螺主線程:" + Thread.currentThread().getName());
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
try {
Thread.sleep(1000); // 模擬耗時(shí)操作
System.out.println("田螺CompletableFuture開啟異步：" + Thread.currentThread().getName());
return "Hello, 公眾號(hào)：撿田螺的小男孩!";
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "Hello, 公眾號(hào)：撿田螺的小男孩!";
},executor);
future.thenAccept(result -> System.out.println("異步結(jié)果：" + result));
future.join();
}
}6. 使用ForkJoinPool
有些時(shí)候，我們希望開啟異步，將一個(gè)大任務(wù)拆分成多個(gè)小任務(wù)（Fork），然后將這些小任務(wù)的結(jié)果合并（Join）。這時(shí)候，我們就可以使用ForkJoinPool啦~。
ForkJoinPool 是 Java 7 引入的一個(gè)線程池實(shí)現(xiàn)，專門用于處理分治任務(wù)。
- 它的特點(diǎn)就是任務(wù)拆分（Fork）和結(jié)果合并（Join），以及工作竊?。╓ork-Stealing）。
- ForkJoinPool 特別適合處理遞歸任務(wù)或可以分解的并行任務(wù)。
簡單使用demo：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(); // 創(chuàng)建 ForkJoinPool
int result = pool.invoke(new SumTask(1, 100)); // 提交任務(wù)并獲取結(jié)果
System.out.println("1 到 100 的和為: " + result);
}
static class SumTask extends RecursiveTask<Integer> {
private final int start;
private final int end;
SumTask(int start, int end) {
this.start = start;
this.end = end;
}
@Override
protected Integer compute() {
if (end - start <= 10) { // 直接計(jì)算小任務(wù)
int sum = 0;
for (int i = start; i <= end; i++) sum += i;
return sum;
} else { // 拆分任務(wù)
int mid = (start + end) / 2;
SumTask left = new SumTask(start, mid);
SumTask right = new SumTask(mid + 1, end);
left.fork(); // 異步執(zhí)行左任務(wù)
return right.compute() + left.join(); // 等待左任務(wù)完成并合并結(jié)果
}
}
}
}7. Spring的@Async異步
Spring 提供了 @Async 注解來實(shí)現(xiàn)異步方法調(diào)用，非常方便。使用 @Async 可以讓方法在單獨(dú)的線程中執(zhí)行，而不會(huì)阻塞主線程。
Spring @Async 的使用步驟其實(shí)很簡單：
- 啟用異步支持：在 Spring Boot項(xiàng)目中，需要在配置類或主應(yīng)用類上添加 @EnableAsync 注解。
- 標(biāo)記異步方法：在需要異步執(zhí)行的方法上添加 @Async 注解。
- 配置線程池：默認(rèn)情況下，Spring 使用一個(gè)簡單的線程池。如果需要自定義線程池，可以通過配置實(shí)現(xiàn)。
啟用異步支持：
@SpringBootApplication
@EnableAsync // 啟用異步支持
public class AsyncDemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(AsyncDemoApplication.class, args);
}
}異步服務(wù)類
@Service
public class TianLuoAsyncService {
@Async // 標(biāo)記為異步方法
public void asyncTianLuoTask() {
try {
Thread.sleep(2000); // 模擬耗時(shí)操作
System.out.println("異步任務(wù)完成，線程: " + Thread.currentThread().getName());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}默認(rèn)情況下，Spring 使用一個(gè)簡單的線程池（SimpleAsyncTaskExecutor），每次調(diào)用都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新線程。因此，在使用Spring的@Async進(jìn)行異步時(shí)，推薦使用自定義線程池。
如下：
@Configuration
public class AsyncConfig {
@Bean(name = "taskExecutor")
public Executor taskExecutor() {
ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
executor.setCorePoolSize(10); // 核心線程數(shù)
executor.setMaxPoolSize(20); // 最大線程數(shù)
executor.setQueueCapacity(50); // 隊(duì)列容量
executor.setThreadNamePrefix("AsyncThread-"); // 線程名前綴
executor.initialize();
return executor;
}
}然后，在 @Async 注解中指定線程池的名稱：
@Async("taskExecutor") // 指定使用自定義的線程池
public void asyncTianLuoTask() {
// 方法邏輯
}8. MQ實(shí)現(xiàn)異步
我們?cè)谔岬組Q的時(shí)候，經(jīng)常提到，它有異步處理、解耦、流量削鋒。是的，MQ經(jīng)常用來實(shí)現(xiàn)異步編程。
簡要代碼如下：先保存用戶信息，然后發(fā)送注冊(cè)成功的MQ消息
// 用戶注冊(cè)方法
public void registerUser(String username, String email, String phoneNumber) {
// 保存用戶信息（簡化版）
userService.add(buildUser(username,email,phoneNumber))
// 發(fā)送消息
String registrationMessage = "User " + username + " has registered successfully.";
// 發(fā)送消息到隊(duì)列
rabbitTemplate.convertAndSend("registrationQueue", registrationMessage);
}消費(fèi)者從隊(duì)列中讀取消息并發(fā)送短信或郵件：
@Service
public class NotificationService {
// 監(jiān)聽消息隊(duì)列中的消息并發(fā)送短信/郵件
@RabbitListener(queues = "registrationQueue")
public void handleRegistrationNotification(String message) {
// 這里可以進(jìn)行短信或郵件的發(fā)送操作
System.out.println("Sending registration notification: " + message);
// 假設(shè)這里是發(fā)送短信的操作
sendSms(message);
// 也可以做其他通知（比如發(fā)郵件等）
sendEmail(message);
}
}9.使用Hutool工具庫的ThreadUtil
可以使用的是類似 Hutool 工具庫中的 ThreadUtil，它提供了豐富的線程池管理和異步任務(wù)調(diào)度功能。
先引入依賴：
<dependency>
<groupId>cn.hutool</groupId>
<artifactId>hutool-all</artifactId>
<version>5.8.11</version> <!-- 請(qǐng)使用最新版本 -->
</dependency>最簡單的，可以直接使用ThreadUtil.execute執(zhí)行異步任務(wù)
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("田螺主線程");
ThreadUtil.execAsync(
() -> {
System.out.println("田螺異步測試：" + Thread.currentThread().getName());
}
);
}
}
//輸出
田螺主線程
田螺異步測試：pool-1-thread-1責(zé)任編輯：武曉燕
來源：
撿田螺的小男孩
