了解异步任务——走近Future模式

2022-01-22 本文已影响0人改大人alden

一、定义
1.1 什么是异步任务
说到异步任务，我们第一时间想到的是多线程，我们常说的多线程问题，一般是指线程并发问题和数据同步问题。而异步任务属于多线程编程的一个环节：主线程在继续当前任务的同时，创建一个或多个新的非阻塞线程去执行其他任务。

1.2 异步任务解决了什么问题
当主流程外需要执行1个或多个复杂计算，为了保障执行效率，可以使用异步任务。异步任务的主要作用是最大程度地使用服务器的性能，提升程序的响应速度。

1.3 业务场景
无需获取响应结果的简单异步如：消息通知

需要响应结果的异步如：商品信息查询

二、Future模式
2.1 Future模式的概念
我有一个任务，提交给了Future，Future替我完成这个任务。期间我自己可以去做任何想做的事情。一段时间之后，我就便可以从Future那儿取出结果。

2.2 Future模式的变种
Callback：任务执行结束后主动触发其他任务流程图

Promise：支持对任务结果的修改

三、Java实现异步任务的方式
3.1 怎样实现异步任务？
JDK1.5 之前——Runnable接口
在jdk1.5之前，Java仅支持通过Runnable接口创建线程。Runnable接口只有一个返回类型为void的run方法，不支持获取返回值。

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

我们可以通过创建Thread对象来实现异步任务：

class Thread implements Runnable {
    private Runnable target;
    public Thread(Runnable target) {
        init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
    }

    @Override
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
        }
    }
}

    @Test
    public void testNewThread() {
       Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
           @Override
           public void run() {
               System.out.println("hello new thread");
           }
       });
       t1.start();
    }

存在的问题：

Runnable接口没有返回值
Runnable接口不支持抛出异常

JDK1.5 ——FutureTask
为了解决获取异步任务结果的问题，JDK新增了Callable接口

public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

怎样使用Callable接口？
JDK1.5还新增了Future接口和ExecutorService，Callable接口需要与Future和ExecutorService结合使用

public interface Future<V> {
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;

    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}

    <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
}

查看ThreadPoolExecutor的源码会发现，submit方法返回的Future对象实际上是一个FutureTask。

Future接口的实现——FutureTask

image.png

FutureTask实现了Future接口，为Java使用者提供了Future模式的基本功能。怎样使用FutureTask？

FutureTask继承了Runnable接口，可结合Thread使用，也可以通过Executor的execute方法被执行
FutureTask也继承了Future接口，可以作为ExecutorService的submit返回结果，作为获取异步任务响应的凭证

JDK1.8 ——CompletableFuture
JDK1.8 新增了CompletableFuture，它是Future接口的另一个实现类。为什么JDK新增了CompletableFuture？

它有三大功能是Future以及FutureTask所没有的：

异步任务回调（callback模式）
异步任务批处理
主动完成任务并设置返回值（promise模式）

3.2 FutureTask VS CompletableFuture

了解异步任务——走近Future模式

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