JAVA面試經常會問到：異步操作？什么是異步？與同步有什么區(qū)別？Java異步的是如何實現？有哪些異步實現方式？下面我一一來詳解異步@mikechen

什么是異步？

首先我們先來看看一個同步的用戶注冊例子，流程如下：

在同步操作中，我們執(zhí)行到插入數據庫的時候，我們必須等待這個方法徹底執(zhí)行完才能執(zhí)行“發(fā)送短信”這個操作，如果插入數據庫這個動作執(zhí)行時間較長，發(fā)送短信需要等待，這就是典型的同步場景。

于是聰明的人們開始思考，如果兩者關聯性不強，能不能將一些非核心業(yè)務從主流程中剝離出來，于是有了異步編程雛形，改進后的流程如下：

這就是異步編程，它是程序并發(fā)運行的一種手段，它允許多個事件同時發(fā)生，當程序調用需要長時間運行的方法時，它不會阻塞當前的執(zhí)行流程，程序可以繼續(xù)運行。

在聊完異步編程后，那么我們一起來看看Java里面實現異步編程究竟有哪些方式呢？

一、線程異步

在 Java 語言中最簡單使用異步編程的方式就是創(chuàng)建一個線程來實現，如果你使用的 JDK 版本是 8 以上的話，可以使用 Lambda 表達式會更加簡潔。

public class AsyncThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("當前線程名稱:" + this.getName() + ", 執(zhí)行線程名稱:" + Thread.currentThread().getName() + "-hello");
    }
}

public static void main(String[] args) {
 
  // 模擬業(yè)務流程
  // .......
  
    // 創(chuàng)建異步線程 
    AsyncThread asyncThread = new AsyncThread();
 
    // 啟動異步線程
    asyncThread.start();
}

當然如果每次都創(chuàng)建一個 Thread線程，頻繁的創(chuàng)建、銷毀，浪費系統(tǒng)資源，我們可以采用線程池：

private ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool() ;
 
    public void fun() throws Exception {
 
        executor.submit(new Runnable(){
 
            @override
 
                public void run() {
 
                    try {
                     //要執(zhí)行的業(yè)務代碼，我們這里沒有寫方法，可以讓線程休息幾秒進行測試
 
                        Thread.sleep(10000);
 
                        System.out.print("睡夠啦~");
 
                    }catch(Exception e) {
 
                        throw new RuntimeException("報錯啦！！");
 
                    }
 
                }
 
        });
 
    }

將業(yè)務邏輯封裝到 Runnable 或 Callable 中，交由線程池來執(zhí)行。

二、Future異步

上述方式雖然達到了多線程并行處理，但有些業(yè)務不僅僅要執(zhí)行過程，還要獲取執(zhí)行結果，后續(xù)提供在JUC包增加了Future。

從字面意思理解就是未來的意思，但使用起來卻著實有點雞肋，并不能實現真正意義上的異步，獲取結果時需要阻塞線程，或者不斷輪詢。

@Test
public void futureTest() throws Exception {
 
    System.out.println("main函數開始執(zhí)行");
 
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
    Future<Integer> future = executor.submit(new Callable<Integer>() {
        @Override
        public Integer call() throws Exception {
 
            System.out.println("===task start===");
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println("===task finish===");
            return 3;
        }
    });
    //這里需要返回值時會阻塞主線程，如果不需要返回值使用是OK的。倒也還能接收
    //Integer result=future.get();
    System.out.println("main函數執(zhí)行結束");
 
    System.in.read();
 
}

三、CompletableFuture異步

Future 類通過 get() 方法阻塞等待獲取異步執(zhí)行的運行結果，性能比較差。

JDK1.8 中，Java 提供了 CompletableFuture 類，它是基于異步函數式編程。相對阻塞式等待返回結果，CompletableFuture 可以通過回調的方式來處理計算結果，實現了異步非阻塞，性能更優(yōu)。

CompletableFuture 實現了 Future 和 CompletionStage 接口，并提供了多種實現異步編程的方法，如supplyAsync, runAsync以及thenApplyAsync。

下面我們使用CompletableFuture來實現上面的例子：

CompletableFuture<Long> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> factorial(number));
while (!completableFuture.isDone()) {
    System.out.println("CompletableFuture is not finished yet...");
}
long result = completableFuture.get();

我們不需要顯式使用 ExecutorService，CompletableFuture 內部使用了 ForkJoinPool 來處理異步任務，這使得我們的代碼變的更簡潔。

四、SpringBoot @Async異步

在@Async注解之前，使用多線程需要使用JDK的原生方法，非常麻煩，當有了@Async之后就比較簡單了。

首先，使用 @EnableAsync 啟用異步注解:

@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class StartApplication {
 
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(StartApplication.class, args);
    }
}

自定義線程池：

@Configuration
@Slf4j
public class ThreadPoolConfiguration {
 
    @Bean(name = "defaultThreadPoolExecutor", destroyMethod = "shutdown")
    public ThreadPoolExecutor systemCheckPoolExecutorService() {
 
        return new ThreadPoolExecutor(3, 10, 60, TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10000),
                new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("default-executor-%d").build(),
                (r, executor) -> log.error("system pool is full! "));
    }
}

在異步處理的方法上添加注解 @Async ，當對 execute 方法調用時，通過自定義的線程池 defaultThreadPoolExecutor 異步化執(zhí)行 execute 方法

@Service
public class AsyncServiceImpl implements AsyncService {

    @Async("defaultThreadPoolExecutor")
    public Boolean execute(Integer num) {
        System.out.println("線程：" + Thread.currentThread().getName() + " , 任務：" + num);
        return true;
    }

}

用 @Async 注解標記的方法，稱為異步方法。在spring boot應用中使用 @Async 很簡單：

調用異步方法類上或者啟動類加上注解 @EnableAsync
在需要被異步調用的方法外加上 @Async
所使用的 @Async 注解方法的類對象應該是Spring容器管理的bean對象；

五、Guava異步

Guava 提供了 ListenableFuture 類來執(zhí)行異步操作

1.首先我們需要添加 guava 的maven依賴：

<dependency>    <groupId>com.google.guava</groupId>    <artifactId>guava</artifactId>    <version>28.2-jre</version></dependency>

2.現在我們使用ListenableFuture來實現我們之前的例子:

ExecutorService threadpool = Executors.newCachedThreadPool();
ListeningExecutorService service = MoreExecutors.listeningDecorator(threadpool);
ListenableFuture<Long> guavaFuture = (ListenableFuture<Long>) service.submit(()-> factorial(number));
long result = guavaFuture.get();

這里使用MoreExecutors獲取ListeningExecutorService類的實例，然后
ListeningExecutorService.submit執(zhí)行異步任務，并返回 ListenableFuture實例。