实践记录：使用了CompletableFuture之后，程序性能提升了三倍

超、凢脫俗 2023-02-22 10:56 24阅读 0赞

Java知音 2020-02-26 11:04:22

![实践记录：使用了CompletableFuture之后，程序性能提升了三倍][CompletableFuture]

### CompletableFuture ###

相比于jdk5所提出的future概念，future在执行的时候支持异步处理，但是在回调的过程中依旧是难免会遇到需要等待的情况。

在jdk8里面，出现了CompletableFuture的新概念，支持对于异步处理完成任务之后自行处理数据。当发生异常的时候也能按照自定义的逻辑来处理。

> 如何通过使用CompletableFuture提升查询的性能呢？

下边我举个例子来演示：

首先我们定义一个UserInfo对象：

/**
     * @author idea
     * @data 2020/2/22
     */
    public class UserInfo {
        private Integer id;
        private String name;
        private Integer jobId;
        private String jobDes;
        private Integer carId;
        private String carDes;
        private Integer homeId;
        private String homeDes;
        public Integer getId() {
            return id;
        }
        public UserInfo setId(Integer id) {
            this.id = id;
            return this;
        }
        public String getName() {
            return name;
        }
        public UserInfo setName(String name) {
            this.name = name;
            return this;
        }
        public Integer getJobId() {
            return jobId;
        }
        public UserInfo setJobId(Integer jobId) {
            this.jobId = jobId;
            return this;
        }
        public String getJobDes() {
            return jobDes;
        }
        public UserInfo setJobDes(String jobDes) {
            this.jobDes = jobDes;
            return this;
        }
        public Integer getCarId() {
            return carId;
        }
        public UserInfo setCarId(Integer carId) {
            this.carId = carId;
            return this;
        }
        public String getCarDes() {
            return carDes;
        }
        public UserInfo setCarDes(String carDes) {
            this.carDes = carDes;
            return this;
        }
        public Integer getHomeId() {
            return homeId;
        }
        public UserInfo setHomeId(Integer homeId) {
            this.homeId = homeId;
            return this;
        }
        public String getHomeDes() {
            return homeDes;
        }
        public UserInfo setHomeDes(String homeDes) {
            this.homeDes = homeDes;
            return this;
        }
    }

这个对象里面的homeid，jobid，carid都是用于匹配对应的住房信息描述，职业信息描述，购车信息描述。

对于将id转换为描述信息的方式需要通过额外的sql查询，这里做了个简单的工具类来进行模拟：

import java.util.concurrent.TimeUnit;
    import java.util.function.Supplier;
    /**
     * @author idea
     * @data 2020/2/22
     */
    public class QueryUtils {
        public String queryCar(Integer carId){
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "car_desc";
        }
        public String queryJob(Integer jobId){
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "job_desc";
        }
        public String queryHome(Integer homeId){
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "home_desc";
        }
    }

这个工具类的功能看起来会比较通俗易懂，在常规的逻辑里面，我们做批量对象的转换大多数都是基于List遍历，然后在循环里面批量查询，这样的方式并非说不行，而是显得比较过于“暴力”。

假设每次查询需要消耗1s，那么遍历的一个size为n的集合查询消耗的时间就是n \* 3s。

### 下边来介绍一种更为方便的技巧：CompletableFuture ###

定义一个QuerySupplier 实现Supplier接口，根据注入的类型进行转译查询：

import java.util.function.Supplier;
    public class QuerySuppiler implements Supplier<String> {
            private Integer id;
            private String type;
            private QueryUtils queryUtils;
            public QuerySuppiler(Integer id, String type,QueryUtils queryUtils) {
                this.id = id;
                this.type = type;
                this.queryUtils=queryUtils;
            }
            @Override
            public String get() {
                if("home".equals(type)){
                    return queryUtils.queryHome(id);
                }else if ("job".equals(type)){
                    return queryUtils.queryJob(id);
                }else if ("car".equals(type)){
                    return queryUtils.queryCar(id);
                }
                return null;
            }
        }

由于对应的carid，homeid，jobid都需要到指定的k,v配置表里面通过核心查询包装器来进行转译，因此通常的做法就是在for循环里面一个个地进行遍历解析，这样的做法也比较易于理解。

QuerySuppiler 是我写的一个用于做对象解析的服务，代码如下所示：

import java.util.ArrayList;
    import java.util.Collections;
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.CompletableFuture;
    import java.util.function.Consumer;
    import java.util.function.Supplier;
    import java.util.stream.Collectors;
    /**
     * @author idea
     * @data 2020/2/22
     */
    public class QueryUserService {
        private Supplier<QueryUtils> queryUtilsSupplier = QueryUtils::new;
        public UserInfo converUserInfo(UserInfo userInfo) {
            QuerySuppiler querySuppiler1 = new QuerySuppiler(userInfo.getCarId(), "car", queryUtilsSupplier.get());
            CompletableFuture<String> getCarDesc = CompletableFuture.supplyAsync(querySuppiler1);
            getCarDesc.thenAccept(new Consumer<String>() {  --1
                @Override
                public void accept(String carDesc) {
                    userInfo.setCarDes(carDesc);
                }
            });
            QuerySuppiler querySuppiler2 = new QuerySuppiler(userInfo.getHomeId(), "home", queryUtilsSupplier.get());
            CompletableFuture<String> getHomeDesc = CompletableFuture.supplyAsync(querySuppiler2);
            getHomeDesc.thenAccept(new Consumer<String>() {  --2
                @Override
                public void accept(String homeDesc) {
                    userInfo.setHomeDes(homeDesc);
                }
            });
            QuerySuppiler querySuppiler3 = new QuerySuppiler(userInfo.getJobId(), "job", queryUtilsSupplier.get());
            CompletableFuture<String> getJobDesc = CompletableFuture.supplyAsync(querySuppiler3);
            getJobDesc.thenAccept(new Consumer<String>() {  --3
                @Override
                public void accept(String jobDesc) {
                    userInfo.setJobDes(jobDesc);
                }
            });
            CompletableFuture<Void> getUserInfo = CompletableFuture.allOf(getCarDesc, getHomeDesc, getJobDesc);
            getUserInfo.thenAccept(new Consumer<Void>() {
                @Override
                public void accept(Void result) {
                    System.out.println("全部完成查询" );
                }
            });
            getUserInfo.join();  --4
            return userInfo;
        }
        public static void main(String[] args) {
            long begin= System.currentTimeMillis();
            //多线程环境需要注意线程安全问题
            List<UserInfo> userInfoList=Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
            for(int i=0;i<=20;i++){
                UserInfo userInfo=new UserInfo();
                userInfo.setId(i);
                userInfo.setName("username"+i);
                userInfo.setCarId(i);
                userInfo.setJobId(i);
                userInfo.setHomeId(i);
                userInfoList.add(userInfo);
            }
            //stream 查询一个用户花费3s  并行计算后一个用户1秒左右 查询21个用户花费21秒
            //parallelStream 速度更慢
            userInfoList.stream()
                    .map(userInfo->{
                        QueryUserService queryUserService=new QueryUserService();
                        userInfo =queryUserService.converUserInfo(userInfo);
                        return userInfo;
                    }).collect(Collectors.toList());
            System.out.println("=============");
            long end=System.currentTimeMillis();
            System.out.println(end-begin);
        }
    }

看看这段代码的—1，—2，—3部分，三个执行点的位置在使用了thenAccept组装数据之后，还是可以避开串行化获取数据的情况。只有在—4的位置才会发生堵塞。这样对于性能的提升效果更佳。

这里进行模拟测试，采用原始暴力手段查询所消耗的时间是20 \* 3 =60秒，但是这里使用了CompletableFuture之后，查询的时间就会缩短为了21秒。

**结果：**

全部完成查询
    =============
    21223

这是一种使用了空间换时间的思路，或许你会说，异步查询如果使用FutureTask是不是也可以呢。嗯嗯，是的，但是使用future有个问题，就是在于返回获取异步结果的时候需要有等待状态，这个等待的状态是需要消耗时间进行堵塞的。

这里我也做了关于使用普通FutureTask来执行查询优化的结果：

/**
         * 使用 FutureTask 来优化查询
         *
         * @param userInfo
         * @return
         */
        public  UserInfo converUserInfoV2(UserInfo userInfo) {
            Callable<String> homeCallable=new Callable() {
                @Override
                public Object call() throws Exception {
                    return queryUtilsSupplier.get().queryHome(userInfo.getHomeId());
                }
            };
            FutureTask<String> getHomeDesc=new FutureTask<>(homeCallable);
            new Thread(getHomeDesc).start();
            futureMap.put("homeCallable",getHomeDesc);
            Callable<String> carCallable=new Callable() {
                @Override
                public Object call() throws Exception {
                    return queryUtilsSupplier.get().queryCar(userInfo.getCarId());
                }
            };
            FutureTask<String> getCarDesc=new FutureTask(carCallable);
            new Thread(getCarDesc).start();
            futureMap.put("carCallable",getCarDesc);
            Callable<String> jobCallable=new Callable() {
                @Override
                public Object call() throws Exception {
                    return queryUtilsSupplier.get().queryCar(userInfo.getJobId());
                }
            };
            FutureTask<String> getJobDesc=new FutureTask<>(jobCallable);
            new Thread(getJobDesc).start();
            futureMap.put("jobCallable",getJobDesc);
            try {
                userInfo.setHomeDes((String) futureMap.get("homeCallable").get());
                userInfo.setCarDes((String)futureMap.get("carCallable").get());
                userInfo.setJobDes((String)futureMap.get("jobCallable").get());
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("该对象完成查询" );
            return userInfo;
        }

经过测试，使用 **futuretask** 进行优化的查询结果只有47s左右，远远不及**CompletableFuture**的性能高效.这是因为使用了futuretask的get方法依然是存在堵塞的情况。

关键部分看这段内容：

userInfo.setHomeDes((String) futureMap.get("homeCallable").get());  --1
                userInfo.setCarDes((String)futureMap.get("carCallable").get());  --2
                userInfo.setJobDes((String)futureMap.get("jobCallable").get());  --3

—1代码在执行的时候遇到了堵塞，然后—2和—3的get也需要进行等待，因此使用常规的futuretask进行优化，这里难免还是会有堵塞的情况。

**END**

[CompletableFuture]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cDovL3A2LXR0LmJ5dGVpbWcuY29tL2xhcmdlL3BnYy1pbWFnZS9hMDZkNjVlZTFjNTU0ZTU5YTY1MjhhNzgzMTJlZWQzMw?x-oss-process=image/format,png