Java 异步编程本应更简单才对

小咪咪 2024-02-05 14:45 3阅读 0赞

在过去的好多年里，多线程和异步一直作为 Java 技术里的高级部分，在技术序列中，一个语言分为入门部分、进阶部分和高级部分，所以，异步是作为其中的高级技术部分存在的。

关于异步和多线程这部分吧，常常存在于面试题、八股文当中，但是在大多数的项目代码中你根本看不着它。神奇吗，就是这么神奇。

纠其原因可能有两个：

1.  本身大多数项目就很简单，根本就用不着多线程和异步，毕竟平庸属于大多数；
2.  Java 中关于多线程和异步的部分确实对于新手不太友好，涉及到的类且多且乱，而且不符合我们正常的思考方式；

我就见过很多同学，多次想入门多线程和异步，但是多次被劝退，或者在大门口反复横跳。

一旁的 Node.js 、Go 憋了一眼：哼，不就会异步吗，有那么难吗？

在 Java 中实现异步编程有什么方式呢？

### 异步回调函数 ###

最开始写前端的时候最常用这种回调函数的方法，在 JavaScript 中，函数是一等公民，用法非常灵活。但是在 Java 中，回调方式并不常用。

在异步调用结束或者发生异常的时候主动的调用回调方法，以此来达到异步通知的目的。首先定义一个回调接口，如下：

public interface ICallBackService {
    
        /**
         * 回调方法
         * @param args 参数
         */
        void callback(String ...args) throws InterruptedException;
    }

然后在你的异步方法中加一个回调参数，参数类型就是上面的 ICallBackService接口类型。

public class Work {
    
        /**
         * 业务逻辑
         * @param callBackService
         */
        public void doWork(ICallBackService callBackService) throws InterruptedException {
            System.out.println("开始回调");
            callBackService.callback("第一个参数","第二个参数");
            System.out.println("回调结束");
        }
    }

之后在调用端调用doWork方法执行异步调用。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            System.out.println("准备发起异步调用");
            Thread thread = new Thread(() -> {
                Work work = new Work();
                try {
                    work.doWork(new ICallBackService() {
                        @Override
                        public void callback(String... args) throws InterruptedException {
                            Thread.sleep(1000);
                            System.out.printf("正在执行回调动作:%s%n",args==null?"无参数":String.join(",", args));
                        }
                    });
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            });
            thread.start();
    
            System.out.println("继续干其他事儿");
        }

执行后，打印的结果，主线程该干什么干什么，异步方法执行后，主动调用回调方法。

准备发起异步调用 继续干其他事儿 异步执行 正在执行回调动作:第一个参数,第二个参数 回调结束

回调这种机制有个最要命的问题，它会导致代码逻辑的割裂，本来是一个从开始到结束的完整执行过程，但是回调方法脱离了代码主流程，导致我们看代码的时候产生跳跃感。

### **CompletableFuture 异步** ###

自从 Java 8 出现 Future 之后，异步编程就变得简单多了，回调函数完全可以不用了。再遇到需要异步的场景时，可以直接祭出 CompletableFuture，CompletableFuture 除了有最基础的异步调用功能外，还支持异步任务链、组合任务等等。

异步编程最繁杂的地方就是流程控制，对于 NodeJS 那种天生就是异步的语言来说，有丰富的第三方框架，而对于 Java 来说，到现在都比较少。

在不借助第三方框架的情况下，CompletableFuture 应该是最优解了。

下面这段代码展示了异步调用两个任务，然后将两个任务的返回结果合并到一起，用到了 CompletableFuture 的组合任务功能。

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
     //异步发起第一个任务
     CompletableFuture<String> firstTask = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        try {
         Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
         throw new RuntimeException(e);
        }
        return "第一个任务的结果";
       }
     );
     //异步发起第二个任务
     CompletableFuture<String> secondTask = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "第二个任务的结果");
    
     // 合并两个任务的结果
     CompletableFuture<String> combineTask = firstTask.thenCombineAsync(secondTask, (firstResult, secondResult) -> {
      return firstResult + "&&" + secondResult;
     });
    
     combineTask.thenAccept((result) -> {
      System.out.println("最终结果：" + result);
     });
     System.out.println("其他任务，该干嘛干嘛");
    
     combineTask.join();
    }
    }

### **Reactor 响应式编程** ###

用过 Spring Boot 的同学一定看到过 webFlux 这个东西，其实它就是 Reactor 中的功能。Reactor 的核心包是 reactor-core ，专为异步编程而生，已经是 Spring Boot 的内置框架了。

Reactor 是一个完全非阻塞的JVM响应式编程框架。响应式编程是一种涉及数据流和变化传播的异步编程范式。这意味着可以通过编程语言轻松地表示静态（如数组）或动态（如事件发射器）数据流。

事件发射器可以理解为事件驱动，如果做过 GUI 或客户端开发的肯定对事件驱动非常熟悉，事件驱动其实就是顺着人的思考模式来的，进行什么操作就触发什么事件。

下面是用 Reactor 实现的一个简单异步任务，其中subscribe 方法可以理解为一个事件订阅器，在里面可以订阅 onNext （也就是正常执行）、onError （发生错误是执行）以及onComplete（执行完成）等事件。每命中一个事件，就可以驱动这个事件做一些事情。

就是以顺序写代码的方式，实现异步的逻辑。

public static void main(String[] args) {
     Mono<String> asyncTask = Mono.fromCallable(() -> {
      // 模拟异步操作
      Thread.sleep(1000);
      // 返回结果
      return "任务执行成功";
     });
    
     // 订阅事件
     asyncTask.subscribe(
       result -> {
        // onNext 事件，处理任务成功的情况
        System.out.println("任务成功，结果：" + result);
       },
       error -> {
        // onError 事件，处理任务出错的情况
        System.err.println("任务出错：" + error.getMessage());
       },
       () -> {
        // onComplete 事件，处理任务完成的情况
        System.out.println("任务完成");
       }
     );
    
     // 使用 block 方法等待异步任务完成
     String result = asyncTask.block();
     System.out.println("主线程等待结果：" + result);
    }

执行以上代码前，需要引入 reactor-core 依赖包。

<dependency>
      <groupId>io.projectreactor</groupId>
      <artifactId>reactor-core</artifactId>
      <version>3.6.0</version>
    </dependency>

与 Reactor 类似的还有 RxJava，在 Android 开发上用的最多。