Java异步编程该从何谈起

缺乏、安全感 2023-06-29 02:20 16阅读 0赞

从开始接触编程，我们早已悉知并熟练运用同步编程的思想。代码一行一行地写，一行一行地读，一行一行地调试。  
在很长一段时间里，都没能认清楚异步编程的存在，因为所有的场景都不需要借助到异步编程。

直到，性能问题凸显。

Java已经提供了很多种方式解决性能问题，其中最被人关注到就是并发编程。

在JDK并发包中，提供了非常多的并发解决方案。对于多线程方面的`ExecutorService`，贴心地提供了`Executors`来屏蔽使用难度，将所需的参数从最多7个缩减到1个，甚至`newSingleThreadExecutor()`方法不需要参数，就能方便地进行多线程处理。

进行过多线程优化以后，我们往往就停滞不前了。一是因为程序基本已经满足需求了，二是在认知范围内"不能在快了"。

对于异步编程，比较官方的描述：

> 异步编程是可以让程序并行运行的一种手段，可以让程序中的一个工作单元与主应用程序线程分开独立运行，进而提高应用程序的性能和响应能力等。

但是它究竟是什么，很少能找到一个清晰的解释，我甚至也是花了很长时间去`异步编程`和`多线程编程`。

有一个经典的例子来解释这些概念：

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现在你有一家餐馆，顾客点了一菜一汤。

同步实现：洗菜(1min)，切菜(2min)，先烧菜（5min），炒好菜了，再做汤（10min）,再清理厨房（2min）。（一共20min）  
异步单线程实现：洗菜(1min)，切菜(2min)，煲汤（10min）的同时炒菜（5min）,最后清理厨房（2min）。（一共15min）你只需要在煲汤，炒菜时设置计时器即可。  
异步多线程实现：现在你雇了几个帮手，一个洗菜(1min)，一个切菜(2min)，一个煲汤（10min），一个炒菜（5min）,一个清理厨房（2min）。（一共12min）你需要协调这些员工，既不能偷懒，又不能有冲突。

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来源：[Stackoverflow][]

简单点说，线程是关于你有几个工人的，异步是关于你有几个任务需要做的。在多线程情景下，你分配任务给不同的工人；异步情景下，你交叉做各种任务，他们之间可能相互关联，有依赖关系。异步多线程是，还需要有一个守护者，试试监控各个任务的完成情况。

我在工作多年后，才在正真的场景中接触到异步编程。

有一次需要在执行某步任务时，向第三方系统发送通知。这个需求首先想到就是用消息中间件做，利用Kafka或者RabbitMQ都可以方便实现，但是项目架构不希望引入消息中间件（因为项目不重要，没必要）。于是就直接用HTTP发送一个请求到第三方，但是用HTTPClient是同步请求。而我的需求不需要等待请求返回就执行下面的操作，其实根本不关注请求的结果，成功与否都不影响正常业务的结果。

为此，我稍微研究了一下Java中的异步请求，也写了两篇小白入门，都发布于CSDN。

[Spring 的异步HTTP请求调用AsyncRestTemplate][Spring _HTTP_AsyncRestTemplate]和第二篇[Spring 的异步HTTP请求AsyncRestTemplate][Spring _HTTP_AsyncRestTemplate 1]

其实，因为业务要求不高，并没有再关注下去。只是看到了实现是基于Java的Future来做的，就顺便也看了看。

`Future`很早就被融入了Java中，提供了检查计算是否完成、检查计算是否被取消、等待计算完成并获取计算结果等方法。但是初期用它来编写代码是很不方便的，比如下面是常见的异步编程代码片段：

ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        Future<Integer> future = threadPool.submit(new Callable<Integer>() { 
            public Integer call() throws Exception { 
                return new Random().nextInt(100);
            }
        });

直到Java8的出现，函数式编程的引入，用语法糖来讲这种代码结构简化，可以说，又给了异步编程的发展带来了希望。

ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(()-> { xxx}）;

异步编程如今被拉上神坛，还有一个框架功不可没，那就是Netty，Netty是一款异步的事件驱动的网络应用程序框架。

在Java的一代代发展中，引入了IO，NIO，AIO…但是完整实现一个NIO的程序，需要注意的细节太多，或者说原来Java编程方式也极大地限制了它们的发展，于是在大众的期待下，Netty带着太多的使命来到Java开发者面前。

仔细想想，异步编程实际不难，难得是想法或者说意识，对于前端程序员，异步编程需求大，实现起来较为容易，他们大都有更强的意愿去实现异步编程。

Java开发引入异步编程，却是姗姗来迟，鲜有场景支撑，也少有专业指导。为此，《Java异步编程实战》凝聚着众人的期盼因运而生，旨在对Java中相关的异步编程技术进行归纳总结，为读者提供一个统一文档来查阅、参考。

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[Stackoverflow]: https://stackoverflow.com/questions/34680985/what-is-the-difference-between-asynchronous-programming-and-multithreading
[Spring _HTTP_AsyncRestTemplate]: https://blog.csdn.net/jiangchao858/article/details/86697630
[Spring _HTTP_AsyncRestTemplate 1]: https://blog.csdn.net/jiangchao858/article/details/86709750
[Link 1]: https://item.jd.com/12778422.html
[Java]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200113101554686.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9qaWFuZ2NoYW8uYmxvZy5jc2RuLm5ldA==,size_16,color_FFFFFF,t_70