第16章 CompletableFuture:组合式异步编程
toyiye 2024-09-12 20:59 4 浏览 0 评论
Future接口
Java5引入Future接口,它的设计初衷是对将来某个时刻会发生的结果进行建模。获取另一个线程中的计算结果。
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
Future<Double> future = executor.submit(new Callable<Double>() {
@Override
public Double call() throws Exception {
return doSomeLongComputation();
}
});
doSomethingElse();
try {
Double result = future.get(1, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("result:" + result);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} catch (TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
}
executor.shutdown();
}
Future接口的局限性
1、建两个异步计算合并成一个,这两个异步计算相互独立,同时第二个又以来第一个的计算结果。
2、等待Future集合中的所有任务都完成
3、尽等待集合中执行最开的任务完成
4、应对Future的完成事件(即当Future的完成事件发生时会收到通知,并且使用Future计算的结果进行下一步操作)
使用CompletableFuture构建异步应用
同步API:你调用某个方法,调用方法在被调用方法的执行过程中等待,被调用方法执行结束返回,调用方法取得被调用方法的返回并且继续执行。
异步API:你调用某个方法,被调用方法会直接返回,或者至少被调用方法计算完成之前,将它剩余的计算任务交由另一个线程去做,该线程和调用方法是异步的。执行剩余计算的线程会将计算结果返回给调用方,返回的方式要么通过回调函数,要么是调用方再次执行一个等待,知道计算完成的方法调用。
实现异步API
public class Shop {
private Random random = new Random();
private String shopName;
public Shop(String shopName){
this.shopName = shopName;
}
public double getPrice(String product){
return calculatePrice(product);
}
private double calculatePrice(String product){
delay();
return random.nextDouble() * product.charAt(0) + product.charAt(1);
}
public static void delay(){
try {
Thread.sleep(1000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
Shop shop = new Shop("BestShop");
double price = shop.getPrice("huawei mate60");
System.out.println("price:" + price);
}
}
getPrice变成异步getPriceAsync
public Future<Double> getPriceAsync(String product){
CompletableFuture<Double> futurePrice = new CompletableFuture<Double>();
new Thread( () -> {
double price = calculatePrice(product);
futurePrice.complete(price);
}).start();
return futurePrice;
}
public static void main(String[] args) {
Shop shop = new Shop("BestShop");
Future<Double> futurePrice = shop.getPriceAsync("huawei mate60");
double price = 0;
try {
price = futurePrice.get(2, TimeUnit.SECONDS);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} catch (TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("price:" + price);
}
使用工厂方法创建CompletableFuture
public Future<Double> getPriceAsync(String product){
CompletableFuture<Double> futurePrice = CompletableFuture.supplyAsync( () -> calculatePrice(product));
return futurePrice;
}
让你的代码免受阻塞之苦
public static void main(String[] args) {
long start = System.nanoTime();
List<String> priceList = findPrices("mate60");
priceList.forEach( obj -> System.out.println(obj));
System.out.println("duration : " + (System.nanoTime() - start)/1000000);
}
public static List<String> findPrices(String product){
List<Shop> shops = Arrays.asList(new Shop("BestPrice"),
new Shop("LetsSaveBig"),
new Shop("MyFavorite"),
new Shop("BuyItAll")
);
List<String> priceList = shops.stream()
.map( shop -> String.format("%s price is %.2f", shop.getShopName(), shop.getPrice(product)))
.collect(toList());
return priceList;
}
BestPrice price is 135.37
LetsSaveBig price is 149.27
MyFavorite price is 145.88
BuyItAll price is 204.46
duration : 4077
使用并行流对请求进行异步
public static List<String> findPrices(String product){
List<Shop> shops = Arrays.asList(new Shop("BestPrice"),
new Shop("LetsSaveBig"),
new Shop("MyFavorite"),
new Shop("BuyItAll")
);
List<String> priceList = shops.parallelStream()
.map( shop -> String.format("%s price is %.2f", shop.getShopName(), shop.getPrice(product)))
.collect(toList());
return priceList;
}
BestPrice price is 158.87
LetsSaveBig price is 172.89
MyFavorite price is 117.87
BuyItAll price is 126.37
duration : 1071
使用CompletableFuture发起异步请求
public static List<String> findPrices(String product){
List<Shop> shops = Arrays.asList(new Shop("BestPrice"),
new Shop("LetsSaveBig"),
new Shop("MyFavorite"),
new Shop("BuyItAll")
);
List<CompletableFuture<String>> futurePrice = shops.stream()
.map( shop -> CompletableFuture.supplyAsync(
() -> String.format("%s price is %.2f", shop.getShopName(), shop.getPrice(product))
))
.collect(toList());
return futurePrice.stream()
.map(CompletableFuture::join)
.collect(toList());
}
BestPrice price is 126.59
LetsSaveBig price is 114.19
MyFavorite price is 193.87
BuyItAll price is 104.76
duration : 1069
并行流和CompletableFuture他们内部使用相同的通用线程池,默认都使用固定数目的线程,具体线程数目取决于Runtime.getRuntime().availableProcessors()的返回值,然而,CompletableFuture具有一定的优势,可以对执行器executor进行配置。
线程池大小计算规则
线程数=处理器核的数目 * CPU利用率 * 等待时间和计算时间的比率
使用定制执行器
public static List<String> findPrices(String product){
List<Shop> shops = Arrays.asList(new Shop("BestPrice"),
new Shop("LetsSaveBig"),
new Shop("MyFavorite"),
new Shop("BuyItAll")
);
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
List<CompletableFuture<String>> futurePrice = shops.stream()
.map( shop -> CompletableFuture.supplyAsync(
() -> String.format("%s price is %.2f", shop.getShopName(), shop.getPrice(product))
, executor))
.collect(toList());
List<String> prictList = futurePrice.stream()
.map(CompletableFuture::join)
.collect(toList());
executor.shutdown();
return prictList;
}
BestPrice price is 138.58
LetsSaveBig price is 178.11
MyFavorite price is 190.15
BuyItAll price is 130.21
duration : 1072
并行流还是CompletableFuture
- 如果你进行的是计算密集型的操作,并且没有I/O,那么推荐使用Stream接口并行流,因为实现简单,同时效率也可能是最高的
- 反之,如果你并行的工作单元还涉及等待I/O的操作,那么使用CompletableFuture灵活性更好,可以根据实际情况设置线程数目
对多个异步任务进行流水线操作
在计算商品价格中增加折扣服务。
public class Discount {
public enum Code {
NONE(0), SILVER(5), GOLD(10), PLATINUM(15), DIAMOND(20);
private final int percentage;
Code(int percentage){
this.percentage = percentage;
}
}
public static String applyDiscount(Quote quote){
return quote.getShopName() + " price is " + Discount.apply(quote.getPrice(), quote.getDiscountCode());
}
private static double apply(double price, Code code){
delay();
return price * (100 - code.percentage) / 100;
}
public static void delay(){
try {
Thread.sleep(1000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class Quote {
private final String shopName;
private final double price;
private final Discount.Code discountCode;
public Quote(String shopName, double price, Discount.Code discountCode) {
this.shopName = shopName;
this.price = price;
this.discountCode = discountCode;
}
public static Quote parse(String s){
String[] split = s.split(":");
String shopName = split[0];
double price = Double.parseDouble(split[1]);
Discount.Code discountCode = Discount.Code.valueOf(split[2]);
return new Quote(shopName, price, discountCode);
}
public String getShopName() {
return shopName;
}
public double getPrice() {
return price;
}
public Discount.Code getDiscountCode() {
return discountCode;
}
}
public class Shop {
private Random random = new Random();
private String shopName;
public Shop(String shopName){
this.shopName = shopName;
}
public String getPrice(String product){
double price = calculatePrice(product);
Discount.Code code = Discount.Code.values()[random.nextInt(Discount.Code.values().length)];
return String.format("%s:%.2f:%s", shopName, price, code);
}
public Future<Double> getPriceAsync(String product){
CompletableFuture<Double> futurePrice = CompletableFuture.supplyAsync( () -> calculatePrice(product));
return futurePrice;
}
private double calculatePrice(String product){
delay();
return random.nextDouble() * product.charAt(0) + product.charAt(1);
}
public String getShopName() {
return shopName;
}
public static void delay(){
try {
Thread.sleep(1000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
long start = System.nanoTime();
List<String> priceList = findPrices("huawei mate60");
priceList.forEach(str -> System.out.println(str));
System.out.println("duration : " + (System.nanoTime() - start)/1000000);
}
public static List<String> findPrices(String product){
List<Shop> shops = Arrays.asList(new Shop("BestPrice"),
new Shop("LetsSaveBig"),
new Shop("MyFavorite"),
new Shop("BuyItAll")
);
return shops.stream()
.map(shop -> shop.getPrice(product))
.map(Quote::parse)
.map(Discount::applyDiscount)
.collect(toList());
}
}
BestPrice price is 135.5495
LetsSaveBig price is 142.624
MyFavorite price is 143.9915
BuyItAll price is 130.696
duration : 8102
构造同步和异步
public static List<String> findPrices(String product){
List<Shop> shops = Arrays.asList(new Shop("BestPrice"),
new Shop("LetsSaveBig"),
new Shop("MyFavorite"),
new Shop("BuyItAll")
);
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(8);
List<CompletableFuture<String>> priceFuture = shops.stream()
.map(shop -> CompletableFuture.supplyAsync( () -> shop.getPrice(product), executor))
.map(future -> future.thenApply(Quote::parse))
.map(future -> future.thenCompose(quote -> CompletableFuture.supplyAsync( () -> Discount.applyDiscount(quote), executor)))
.collect(toList());
return priceFuture.stream().map(CompletableFuture::join)
.collect(toList());
}
BestPrice price is 167.47
LetsSaveBig price is 94.0
MyFavorite price is 180.77
BuyItAll price is 162.624
duration : 2082
- thenApply():当前线程执行结束,返回结果,以结果为参数执行Function方法,并且返回CompletableFuture
- thenCompose():对两个异步操作进行流水线,第一个操作完成时,将其结果作为参数传递给第二个操作。你可以建立两个CompletableFuture对象,对第一个CompletableFuture对象调用thenCompse,并向其传递一个函数。当第一个CompletableFuture执行完成后,它的结果作为该函数的参数,这个函数的返回值是以第一个CompletableFuture的返回做输入的第二个CompletableFuture对象。
- thenCombine():它接受名为BiFunction的第二个参数,这个参数定义了当两个CompletableFuture对象完成计算后,两个CompletableFuture的计算结果作为参数,传递给BiFunction
- thenAccept():CompletableFuture执行完成后,以返回值为参数
- CompletableFuture.anyOf(CompletableFuture数组):返回第一个执行完成的CompletableFuture对象
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- setnocounton (141)
- socket.gethostbyname (122)
- sqlmid (121)
- time.strptime (133)
- vscode格式化 (125)
- win32con (129)
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