CompletableFuture异步编排

2023-11-10 12:48:46

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1.业务问题

询商品详情页的逻辑非常复杂，数据的获取都需要远程调用，必然需要花费更多的时间。
假如商品详情页的每个查询，需要如下标注的时间才能完成

  1. 获取sku的基本信息 1.5s

  2. 获取sku的图片信息 0.5s

  3. 获取spu的所有销售属性 1s

  4. sku价格 1.5s

那么，用户需要4.5s后才能看到商品详情页的内容。很显然是不能接受的。
如果有多个线程同时完成这4步操作，也许只需要1.5s即可完成响应。

2.CompletableFuture介绍

Future是Java 5添加的类，用来描述一个异步计算的结果。你可以使用isDone方法检查计算是否完成，或者使用get阻塞住调用线程，直到计算完成返回结果，你也可以使用cancel方法停止任务的执行。

虽然Future以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力，但是对于结果的获取却是很不方便，只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。阻塞的方式显然和我们的异步编程的初衷相违背，轮询的方式又会耗费无谓的CPU资源，而且也不能及时地得到计算结果，为什么不能用观察者设计模式当计算结果完成及时通知监听者呢？

很多语言，比如Node.js，采用回调的方式实现异步编程。Java的一些框架，比如Netty，自己扩展了Java的 Future接口，提供了addListener等多个扩展方法；Google guava也提供了通用的扩展Future；Scala也提供了简单易用且功能强大的Future/Promise异步编程模式。

在Java 8中, 新增加了一个包含50个方法左右的类: CompletableFuture，提供了非常强大的Future的扩展功能，可以帮助我们简化异步编程的复杂性，提供了函数式编程的能力，可以通过回调的方式处理计算结果，并且提供了转换和组合CompletableFuture的方法。

CompletableFuture类实现了Future接口，所以你还是可以像以前一样通过get方法阻塞或者轮询的方式获得结果，但是这种方式不推荐使用。
CompletableFuture和FutureTask同属于Future接口的实现类，都可以获取线程的执行结果。

CompletableFuture异步编排

3.创建异步对象

CompletableFuture异步编排
没有指定Executor的方法会使用ForkJoinPool.commonPool() 作为它的线程池执行异步代码。如果指定线程池，则使用指定的线程池运行。以下所有的方法都类同。

  • runAsync方法不支持返回值。
  • supplyAsync可以支持返回值。

4.计算完成时回调方法

CompletableFuture异步编排
whenComplete可以处理正常或异常的计算结果，exceptionally处理异常情况。BiConsumer<? super T,? super Throwable>可以定义处理业务

whenComplete 和 whenCompleteAsync 的区别：
whenComplete：是执行当前任务的线程执行继续执行 whenComplete 的任务。
whenCompleteAsync：是执行把 whenCompleteAsync 这个任务继续提交给线程池来进行执行。
方法不以Async结尾，意味着Action使用相同的线程执行，而Async可能会使用其他线程执行（如果是使用相同的线程池，也可能会被同一个线程选中执行）

public class CompletableFutureDemo {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CompletableFuture future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Object>() {
            @Override
            public Object get() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t completableFuture");
                int i = 10 / 0;
                return 1024;
            }
        }).whenComplete(new BiConsumer<Object, Throwable>() {
            @Override
            public void accept(Object o, Throwable throwable) {
                System.out.println("-------o=" + o.toString());
                System.out.println("-------throwable=" + throwable);
            }
        }).exceptionally(new Function<Throwable, Object>() {
            @Override
            public Object apply(Throwable throwable) {
                System.out.println("throwable=" + throwable);
                return 6666;
            }
        });
        System.out.println(future.get());
    }
}

5.线程串行化与并行化方法

CompletableFuture异步编排
thenApply 方法：当一个线程依赖另一个线程时，获取上一个任务返回的结果，并返回当前任务的返回值。

CompletableFuture异步编排
thenAccept方法：消费处理结果。接收任务的处理结果，并消费处理，无返回结果。

CompletableFuture异步编排
thenRun方法：只要上面的任务执行完成，就开始执行thenRun，只是处理完任务后，执行 thenRun的后续操作

带有Async默认是异步执行的。这里所谓的异步指的是不在当前线程内执行。

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    CompletableFuture<Integer> future = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {
        @Override
        public Integer get() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t completableFuture");
            //int i = 10 / 0;
            return 1024;
        }
    }).thenApply(new Function<Integer, Integer>() {
        @Override
        public Integer apply(Integer o) {
            System.out.println("thenApply方法，上次返回结果：" + o);
            return  o * 2;
        }
    }).whenComplete(new BiConsumer<Integer, Throwable>() {
        @Override
        public void accept(Integer o, Throwable throwable) {
            System.out.println("-------o=" + o);
            System.out.println("-------throwable=" + throwable);
        }
    }).exceptionally(new Function<Throwable, Integer>() {
        @Override
        public Integer apply(Throwable throwable) {
            System.out.println("throwable=" + throwable);
            return 6666;
        }
    });
    System.out.println(future.get());
}

并行化:

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(50, 500, 30, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10000));
// 线程1执行返回的结果：hello
CompletableFuture<String> futureA = CompletableFuture.supplyAsync(() -> "hello");

// 线程2 获取到线程1执行的结果
CompletableFuture<Void> futureB = futureA.thenAcceptAsync((s) -> {
    delaySec(3);
    printCurrTime(s+" 第一个线程");
}, threadPoolExecutor);

CompletableFuture<Void> futureC = futureA.thenAcceptAsync((s) -> {
    delaySec(1);
    printCurrTime(s+" 第二个线程");
}, threadPoolExecutor);

private static void printCurrTime(String str) {
    System.out.println(str);
}

private static void delaySec(int i) {
    try {
        Thread.sleep(i*1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

6.多任务组合

public static CompletableFuture<Void> allOf(CompletableFuture<?>... cfs);

public static CompletableFuture<Object> anyOf(CompletableFuture<?>... cfs);

allOf：等待所有任务完成
anyOf：只要有一个任务完成

7.优化商品详情页

@Service
public class ItemServiceImpl implements ItemService {

    @Autowired
    private ProductFeignClient productFeignClient;


    @Autowired
    private ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor;

    @Override
    public Map<String, Object> getBySkuId(Long skuId) {

        Map<String, Object> result = new HashMap<>();

        // 通过skuId 查询skuInfo
        CompletableFuture<SkuInfo> skuCompletableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            SkuInfo skuInfo = productFeignClient.getSkuInfo(skuId);
            // 保存skuInfo
            result.put("skuInfo", skuInfo);
            return skuInfo;
        }, threadPoolExecutor);


        // 销售属性-销售属性值回显并锁定
        CompletableFuture<Void> spuSaleAttrCompletableFuture = skuCompletableFuture.thenAcceptAsync(skuInfo -> {
            List<SpuSaleAttr> spuSaleAttrList = productFeignClient.getSpuSaleAttrListCheckBySku(skuInfo.getId(), skuInfo.getSpuId());

            // 保存数据
            result.put("spuSaleAttrList", spuSaleAttrList);
        }, threadPoolExecutor);

        //根据spuId 查询map 集合属性
        // 销售属性-销售属性值回显并锁定
        CompletableFuture<Void> skuValueIdsMapCompletableFuture = skuCompletableFuture.thenAcceptAsync(skuInfo -> {
            Map skuValueIdsMap = productFeignClient.getSkuValueIdsMap(skuInfo.getSpuId());

            String valuesSkuJson = JSON.toJSONString(skuValueIdsMap);
            // 保存valuesSkuJson
            result.put("valuesSkuJson", valuesSkuJson);
        }, threadPoolExecutor);


        //获取商品最新价格
        CompletableFuture<Void> skuPriceCompletableFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            BigDecimal skuPrice = productFeignClient.getSkuPrice(skuId);
            result.put("price", skuPrice);
        }, threadPoolExecutor);


        //获取分类信息
        CompletableFuture<Void> categoryViewCompletableFuture = skuCompletableFuture.thenAcceptAsync(skuInfo -> {
            BaseCategoryView categoryView = productFeignClient.getCategoryView(skuInfo.getCategory3Id());

            //分类信息
            result.put("categoryView", categoryView);
        }, threadPoolExecutor);

       
        CompletableFuture.allOf(skuCompletableFuture, spuSaleAttrCompletableFuture, skuValueIdsMapCompletableFuture,skuPriceCompletableFuture, categoryViewCompletableFuture).join();
        return result;
    }
}
package com.atguigu.gmall.item.config;
@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
    @Bean
    public ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor(){
        /**
         * 核心线程数
         * 拥有最多线程数
         * 表示空闲线程的存活时间
         * 存活时间单位
         * 用于缓存任务的阻塞队列
         * 省略：
         *  threadFactory：指定创建线程的工厂
         *  handler：表示当workQueue已满，且池中的线程数达到maximumPoolSize时，线程池拒绝添加新任务时采取的策略。
         */
        return new ThreadPoolExecutor(50,500,30, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(10000));
    }
}
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