java異步編程

Q：為何要采用異步編程

A：異步編程首先不會節約線程，因為異步操作都會重新開一個線程。異步編程是提高了CPU的使用率，采用同步編程的方式，整個服務器的所有線程大部分都沒有在工作，而是在等待。因為線程同步操作

要等整個事件處理完成才能提交，所以CPU的利用率很低；當采用異步編程，線程不需要等待，減少時間分片的占用，提高系統的吞吐量。在超高請求數量場景下，異步的實現不再需要線程等待執行結果，只需要個位數量的線程，即可實現同步場景大量線程一樣的吞吐量。

 

舉例：

　　　實現一個轉賬的微服務 Transfer( accountFrom, accountTo, amount)，這個服務有三個參數：

分別是轉出賬戶、轉入賬戶和轉賬金額。

　　實現過程也比較簡單，我們要從賬戶 A 中轉賬 100 元到賬戶 B 中：先從 A 的賬戶中減去 100 元；再給 B 的賬戶加上 100 元，轉賬完成。

　　采用同步操作：

　　

Transfer(accountFrom, accountTo, amount) {
// 先從accountFrom的賬戶中減去相應的錢數
Add(accountFrom, -1 * amount)
// 再把減去的錢數加到accountTo的賬戶中
Add(accountTo, amount)
return OK
}

 

　　同步操作我們很容易想到的，那同步操作的效率怎么樣呢？　

　　假設內部add方法執行效率在50ms，那一個線程執行燒水泡茶的時延在100ms,按照這種實現，每個線程每分鍾最多處理10個請求，假設我們使用的服務器同時打開的線程數量上限是 10,000，
可以計算出這台服務器每秒鍾可以處理的請求上限是： 10,000 （個線程）* 10（次請求每秒） = 100,000 次每秒。如果請求速度超過這個值，那么請求就不能被馬上處理，只能阻塞或者排隊，
這時候 Transfer 服務的響應時延由 100ms 延長到了：排隊的等待時延 + 處理時延 (100ms)。也就是說，在大量請求的情況下，我們的微服務的平均響應時延變長了。 這已經到CPU的極限了嗎？
其實不然，如果我們監測一下服務器的各項指標，會發現無論是 CPU、內存，還是網卡流量或者是磁盤的 IO 都空閑的很，多大部分線程都在等待每一個服務返回結果。

　　
　　

　　采用異步操作：

 　　是在線程模型上由同步順序調用改為了異步調用和回調的機制。

　　接下來，我們來看下，如何用 CompletableFuture 實現的轉賬服務。

　　首先，我們用 CompletableFuture 定義 2 個微服務的接口：

　　

/**
 * 賬戶服務
 */
public interface AccountService {
    /**
     * 變更賬戶金額
     * @param account 賬戶ID
     * @param amount 增加的金額，負值為減少
     */
    CompletableFuture<Void> add(int account, int amount);
}

/**
 * 轉賬服務
 */
public interface TransferService {
    /**
     * 異步轉賬服務
     * @param fromAccount 轉出賬戶
     * @param toAccount 轉入賬戶
     * @param amount 轉賬金額，單位分
     */
    CompletableFuture<Void> transfer(int fromAccount, int toAccount, int amount);
}

/**
 * 轉賬服務的實現
 */
public class TransferServiceImpl implements TransferService {
    @Inject
    private  AccountService accountService; // 使用依賴注入獲取賬戶服務的實例
    @Override
    public CompletableFuture<Void> transfer(int fromAccount, int toAccount, int amount) {
      // 異步調用add方法從fromAccount扣減相應金額
      return accountService.add(fromAccount, -1 * amount)
      // 然后調用add方法給toAccount增加相應金額
      .thenCompose(v -> accountService.add(toAccount, amount));    
    }
}

　　我們先調用一次賬戶服務 accountService.add() 方法從 fromAccount 扣減響應的金額，因為 add() 方法返回的就是一個 CompletableFeture 對象，可以用 CompletableFeture 的 thenCompose() 方法將下一次調用 accountService.add() 串聯起來，實現異步依次調用兩次賬戶服務完整轉賬。