Java の 8 つの非同期実装メソッドによりパフォーマンスが爆発的に向上します~

非同期実行は開発者にとって馴染みのあるものではありません。実際の開発プロセスでは、非同期実行は多くのシナリオでよく使用されます。同期実行と比較して、非同期実行は、SMS、電子メール、非同期更新の送信など、時間のかかるリクエスト リンクを大幅に短縮できます。など、これらは非同期で実装できる典型的なシナリオです。

非同期の 8 つの実装

1. ねじ ねじ

2. 未来

3. 非同期フレームワーク CompletableFuture

4. Spring アノテーション @Async

5. Spring ApplicationEvent事件

6. メッセージキュー

7. Hutool の ThreadUtil などのサードパーティの非同期フレームワーク

8. Guava 非同期

非同期とは何ですか?

まず、ユーザーが注文する一般的なシナリオを見てみましょう。

同期操作では、SMS 送信を実行する場合、このメソッドの実行が完了するまで待ってからポイントプレゼントの操作を実行する必要があり、ポイントプレゼントのアクションの実行に時間がかかる場合は、SMS の送信を待つ必要があります。これは一般的な同期シナリオです。

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実際、SMS の送信とクレジットのギフトの間に依存関係はなく、非同期により、次のような 2 つの操作を同時に実行できることが赠送积分わかります。发送短信

これはいわゆる非同期です。非常に単純です。非同期のいくつかの実装について話しましょう。

1. スレッドの非同期

public class AsyncThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Current thread name:" + Thread.currentThread().getName() + " Send email success!");
    }

    public static void main(String[] args) {
        AsyncThread asyncThread = new AsyncThread();
        asyncThread.run();
    }
}

もちろん、スレッドが毎回作成されThread、頻繁に作成および破棄され、システム リソースが浪費される場合は、スレッド プールを使用できます。

private ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

public void fun() {
    executorService.submit(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            log.info("执行业务逻辑...");
        }
    });
}

ビジネス ロジックは、スレッド プールにカプセル化することRunnableもCallable、スレッド プールによって実行することもできます。

2. 未来は非同期です

@Slf4j
public class FutureManager {

    public String execute() throws Exception {

        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
        Future<String> future = executor.submit(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {

                System.out.println(" --- task start --- ");
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println(" --- task finish ---");
                return "this is future execute final result!!!";
            }
        });

        //这里需要返回值时会阻塞主线程
        String result = future.get();
        log.info("Future get result: {}", result);
        return result;
    }

    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
        FutureManager manager = new FutureManager();
        manager.execute();
    }
}

出力結果:

--- task start --- 
 --- task finish ---
 Future get result: this is future execute final result!!!

将来の欠点

Future の欠点には次の点が含まれます。

1. 非同期タスクの計算結果を受動的に受け取ることができない: 非同期タスクを実行のためにスレッド プール内のスレッドにアクティブに送信できますが、非同期タスクの実行後、タスクが完了したかどうかをメインスレッドに通知することができません。 getメソッドを渡すことでタスクの実行結果を能動的に取得します。

2. 将来のコンポーネントは互いに分離されます。時間のかかる非同期タスクの実行後、タスクによって返された結果を使用してさらなる計算を実行したい場合があります。この計算も非同期タスクとなり、2 つの間の関係はプログラム開発が必要で、担当者が手動でバインディングを割り当て、Futureはタスクフロー(パイプライン)を形成できず、それぞれのFutureが互いに独立しているため、次のようなCompletableFutureが存在し、CompletableFutureは複数のFutureを直列に接続してタスクフローを形成します。

3. Futrue には優れたエラー処理メカニズムがありません。これまでのところ、非同期タスクの実行中に例外が発生した場合、呼び出し元はそれを受動的に認識することができず、get メソッドの例外をキャッチすることで、非同期タスクの実行にエラーがあるかどうかを知る必要がありました。さらなる判定処理を行うため。

3. CompletableFuture は非同期を実装します

public class CompletableFutureCompose {

    /**
     * thenAccept子任务和父任务公用同一个线程
     */
    @SneakyThrows
    public static void thenRunAsync() {
        CompletableFuture<Integer> cf1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf1 do something....");
            return 1;
        });
        CompletableFuture<Void> cf2 = cf1.thenRunAsync(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread() + " cf2 do something...");
        });
        //等待任务1执行完成
        System.out.println("cf1结果->" + cf1.get());
        //等待任务2执行完成
        System.out.println("cf2结果->" + cf2.get());
    }

    public static void main(String[] args) {
        thenRunAsync();
    }
}

ExecutorService を明示的に使用する必要はありません。CompletableFuture はForkJoinPool非同期タスクを処理するために内部的に使用されます。ビジネス シナリオによっては独自の非同期スレッド プールをカスタマイズすることも可能です。

4. Spring の @Async は非同期です

カスタム非同期スレッド プール:

/**
 * 线程池参数配置，多个线程池实现线程池隔离，@Async注解，默认使用系统自定义线程池，可在项目中设置多个线程池，在异步调用的时候，指明需要调用的线程池名称，比如：@Async("taskName")
 **/
@EnableAsync
@Configuration
public class TaskPoolConfig {

    /**
     * 自定义线程池
     *
     **/
    @Bean("taskExecutor")
    public Executor taskExecutor() {
        //返回可用处理器的Java虚拟机的数量 12
        int i = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
        System.out.println("系统最大线程数  ： " + i);
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        //核心线程池大小
        executor.setCorePoolSize(16);
        //最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(20);
        //配置队列容量，默认值为Integer.MAX_VALUE
        executor.setQueueCapacity(99999);
        //活跃时间
        executor.setKeepAliveSeconds(60);
        //线程名字前缀
        executor.setThreadNamePrefix("asyncServiceExecutor -");
        //设置此执行程序应该在关闭时阻止的最大秒数，以便在容器的其余部分继续关闭之前等待剩余的任务完成他们的执行
        executor.setAwaitTerminationSeconds(60);
        //等待所有的任务结束后再关闭线程池
        executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
        return executor;
    }
}

非同期サービス：

public interface AsyncService {

    MessageResult sendSms(String callPrefix, String mobile, String actionType, String content);

    MessageResult sendEmail(String email, String subject, String content);
}

@Slf4j
@Service
public class AsyncServiceImpl implements AsyncService {

    @Autowired
    private IMessageHandler mesageHandler;

    @Override
    @Async("taskExecutor")
    public MessageResult sendSms(String callPrefix, String mobile, String actionType, String content) {
        try {

            Thread.sleep(1000);
            mesageHandler.sendSms(callPrefix, mobile, actionType, content);

        } catch (Exception e) {
            log.error("发送短信异常 -> ", e)
        }
    }
    
    
    @Override
    @Async("taskExecutor")
    public sendEmail(String email, String subject, String content) {
        try {

            Thread.sleep(1000);
            mesageHandler.sendsendEmail(email, subject, content);

        } catch (Exception e) {
            log.error("发送email异常 -> ", e)
        }
    }
}

実際のプロジェクトでは、@Async呼び出しスレッド プールの推奨される使用方法はカスタム スレッド プール モードを使用することですが、@Async を使用して直接非同期を実装することは推奨されません。

5. Spring ApplicationEvent イベントは非同期を実装します

イベントを定義します。

public class AsyncSendEmailEvent extends ApplicationEvent {

    /**
     * 邮箱
     **/
    private String email;

   /**
     * 主题
     **/
    private String subject;

    /**
     * 内容
     **/
    private String content;
  
    /**
     * 接收者
     **/
    private String targetUserId;

}

イベントハンドラーを定義します。

@Slf4j
@Component
public class AsyncSendEmailEventHandler implements ApplicationListener<AsyncSendEmailEvent> {

    @Autowired
    private IMessageHandler mesageHandler;
    
    @Async("taskExecutor")
    @Override
    public void onApplicationEvent(AsyncSendEmailEvent event) {
        if (event == null) {
            return;
        }

        String email = event.getEmail();
        String subject = event.getSubject();
        String content = event.getContent();
        String targetUserId = event.getTargetUserId();
        mesageHandler.sendsendEmailSms(email, subject, content, targerUserId);
      }
}

また、非同期利用を実現するためにApplicationEventを利用する場合もありますが、プログラムで異常なエラーが発生した場合には、それを補う仕組みを検討する必要がありますが、その際にSpring Retryを利用してリトライすることで、それによるデータの不整合を回避することができます。例外。

6. メッセージキュー

コールバック イベント メッセージ プロデューサー:

@Slf4j
@Component
public class CallbackProducer {

    @Autowired
    AmqpTemplate amqpTemplate;

    public void sendCallbackMessage(CallbackDTO allbackDTO, final long delayTimes) {

        log.info("生产者发送消息，callbackDTO，{}", callbackDTO);

        amqpTemplate.convertAndSend(CallbackQueueEnum.QUEUE_GENSEE_CALLBACK.getExchange(), CallbackQueueEnum.QUEUE_GENSEE_CALLBACK.getRoutingKey(), JsonMapper.getInstance().toJson(genseeCallbackDTO), new MessagePostProcessor() {
            @Override
            public Message postProcessMessage(Message message) throws AmqpException {
                //给消息设置延迟毫秒值，通过给消息设置x-delay头来设置消息从交换机发送到队列的延迟时间
                message.getMessageProperties().setHeader("x-delay", delayTimes);
                message.getMessageProperties().setCorrelationId(callbackDTO.getSdkId());
                return message;
            }
        });
    }
}

コールバック イベント メッセージ コンシューマ:

@Slf4j
@Component
@RabbitListener(queues = "message.callback", containerFactory = "rabbitListenerContainerFactory")
public class CallbackConsumer {

    @Autowired
    private IGlobalUserService globalUserService;

    @RabbitHandler
    public void handle(String json, Channel channel, @Headers Map<String, Object> map) throws Exception {

        if (map.get("error") != null) {
            //否认消息
            channel.basicNack((Long) map.get(AmqpHeaders.DELIVERY_TAG), false, true);
            return;
        }

        try {
        
            CallbackDTO callbackDTO = JsonMapper.getInstance().fromJson(json, CallbackDTO.class);
            //执行业务逻辑
            globalUserService.execute(callbackDTO);
            //消息消息成功手动确认，对应消息确认模式acknowledge-mode: manual
            channel.basicAck((Long) map.get(AmqpHeaders.DELIVERY_TAG), false);

        } catch (Exception e) {
            log.error("回调失败 -> {}", e);
        }
    }
}

7. ThreadUtil 非同期ツール クラス

@Slf4j
public class ThreadUtils {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            ThreadUtil.execAsync(() -> {
                ThreadLocalRandom threadLocalRandom = ThreadLocalRandom.current();
                int number = threadLocalRandom.nextInt(20) + 1;
                System.out.println(number);
            });
            log.info("当前第：" + i + "个线程");
        }

        log.info("task finish!");
    }
}

8. Guava 非同期

Guava名前が示すようにListenableFuture、これは監視可能でありFuture、Java のネイティブ Future の拡張および機能強化です。Future は非同期計算タスクを表し、タスクが完了すると計算結果を取得できることがわかります。計算完了後に結果をユーザーに表示したり、他の計算を実行したりする場合は、別のスレッドを使用して計算ステータスを継続的にクエリする必要があります。そうすることで、コードが複雑になり非効率になります。Guava ListenableFuture を使用すると、Future が完了したかどうかを検出でき、get() メソッドによる非同期計算結果を待つ必要がなく、完了した場合は自動的にコールバック関数を呼び出すことができるため、同時実行プログラムの複雑さを軽減できます。

ListenableFuturejdkは、のインターフェイスを継承し、 のメソッドがFuture追加されたインターフェイスです。void addListener(Runnable listener, Executor executor)

ListenableFuture の使い方を見てみましょう。まず、ListenableFuture のインスタンスを定義する必要があります。

ListeningExecutorService executorService = MoreExecutors.listeningDecorator(Executors.newCachedThreadPool());
        final ListenableFuture<Integer> listenableFuture = executorService.submit(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                log.info("callable execute...")
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                return 1;
            }
        });

MoreExecutorsまず、クラス の静的メソッドを使用してメソッドlisteningDecoratorを初期化しListeningExecutorService、次にこのインスタンスのメソッドを使用してオブジェクトsubmitを初期化します。ListenableFuture

ListenableFuture実行される作業は、Callable インターフェイスの実装クラスで定義されます。ここでは、1 秒間スリープし、数値 1 を返します。ListenableFuture インスタンスを使用すると、この Future を実行し、Future の完了後にコールバック関数を実行できます。 。

Futures.addCallback(listenableFuture, new FutureCallback<Integer>() {
    @Override
    public void onSuccess(Integer result) {
        //成功执行...
        System.out.println("Get listenable future's result with callback " + result);
    }

    @Override
    public void onFailure(Throwable t) {
        //异常情况处理...
        t.printStackTrace();
    }
});

出典：juejin.cn/post/7165147306688249870

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こんにちは、私はプログラマーの DD で、Alibaba Cloud の MVP、Tencent Cloud の TVP として 10 年間ベテランドライバーを開発してきました。一般的な開発からアーキテクト、そしてパートナーまで。その過程で、私が最も深く感じているのは、私たちは学び続け、フロンティアに注意を払わなければならないということです。忍耐強く、より考え、不平不満を少なくし、一生懸命働くことができれば、コーナーで追い越すのは簡単です。だから、私が今やっていることをやるには遅すぎるかどうかは聞かないでください。何かについて楽観的である場合は、希望が見えたときだけ耐えるのではなく、希望が見えるまで耐えなければなりません。信じてください、あなたがそれを続ける限り、あなたは今よりも良くなるでしょう！まだ方向性が決まっていない場合は、まず私に従ってください。コーナーリングや追い越しのための資本を蓄積するのに役立つ最先端の情報をここで頻繁に共有します。