什么是“異步調用”？“異步調用”對應的是“同步調用”，同步調用指程序按照定義順序依次執行，每一行程序都必須等待上一行程序執行完成之后才能執行；異步調用指程序在順序執行時，不等待異步調用的語句返回結果就執行后面的程序。
同步調用
下面通過一個簡單示例來直觀的理解什么是同步調用：
定義Task類，創建三個處理函數分別模擬三個執行任務的操作，操作消耗時間隨機取（10秒內）
@Slf4j
@Component
public class AsyncTasks {
public static Random random = new Random();
public void doTaskOne() throws Exception {
log.info("開始做任務一");
long start = System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("完成任務一，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
}
public void doTaskTwo() throws Exception {
log.info("開始做任務二");
long start = System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("完成任務二，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
}
public void doTaskThree() throws Exception {
log.info("開始做任務三");
long start = System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("完成任務三，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
}
}
在單元測試用例中，注入Task對象，並在測試用例中執行doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三個函數。
@Slf4j
@SpringBootTest
public class Chapter75ApplicationTests {
@Autowired
private AsyncTasks asyncTasks;
@Test
public void test() throws Exception {
asyncTasks.doTaskOne();
asyncTasks.doTaskTwo();
asyncTasks.doTaskThree();
}
}
執行單元測試，可以看到類似如下輸出：
2021-09-11 23:19:12.922 INFO 92539 --- [ main] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 開始做任務一
2021-09-11 23:19:17.788 INFO 92539 --- [ main] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 完成任務一，耗時：4865毫秒
2021-09-11 23:19:17.788 INFO 92539 --- [ main] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 開始做任務二
2021-09-11 23:19:24.851 INFO 92539 --- [ main] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 完成任務二，耗時：7063毫秒
2021-09-11 23:19:24.851 INFO 92539 --- [ main] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 開始做任務三
2021-09-11 23:19:26.928 INFO 92539 --- [ main] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 完成任務三，耗時：2076毫秒
任務一、任務二、任務三順序的執行完了，換言之doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三個函數順序的執行完成。
異步調用
上述的同步調用雖然順利的執行完了三個任務，但是可以看到執行時間比較長，若這三個任務本身之間不存在依賴關系，可以並發執行的話，同步調用在執行效率方面就比較差，可以考慮通過異步調用的方式來並發執行。
在Spring Boot中，我們只需要通過使用@Async注解就能簡單的將原來的同步函數變為異步函數，Task類改在為如下模式：
@Slf4j
@Component
public class AsyncTasks {
public static Random random = new Random();
@Async
public void doTaskOne() throws Exception {
log.info("開始做任務一");
long start = System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("完成任務一，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
}
@Async
public void doTaskTwo() throws Exception {
log.info("開始做任務二");
long start = System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("完成任務二，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
}
@Async
public void doTaskThree() throws Exception {
log.info("開始做任務三");
long start = System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("完成任務三，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
}
}
為了讓@Async注解能夠生效，還需要在Spring Boot的主程序中配置@EnableAsync，如下所示：
@EnableAsync
@SpringBootApplication
public class Chapter75Application {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(Chapter75Application.class, args);
}
}
此時可以反復執行單元測試，您可能會遇到各種不同的結果，比如：
-
沒有任何任務相關的輸出
-
有部分任務相關的輸出
-
亂序的任務相關的輸出
-
原因是目前
doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三個函數的時候已經是異步執行了。主程序在異步調用之后，主程序並不會理會這三個函數是否執行完成了，由於沒有其他需要執行的內容，所以程序就自動結束了，導致了不完整或是沒有輸出任務相關內容的情況。
注：@Async所修飾的函數不要定義為static類型，這樣異步調用不會生效
異步回調
為了讓doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree能正常結束，假設我們需要統計一下三個任務並發執行共耗時多少，這就需要等到上述三個函數都完成調動之后記錄時間，並計算結果。
那么我們如何判斷上述三個異步調用是否已經執行完成呢？我們需要使用CompletableFuture<T>來返回異步調用的結果，就像如下方式改造doTaskOne函數：
@Async
public CompletableFuture<String> doTaskOne() throws Exception {
log.info("開始做任務一");
long start = System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("完成任務一，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
return CompletableFuture.completedFuture("任務一完成");
}
按照如上方式改造一下其他兩個異步函數之后，下面我們改造一下測試用例，讓測試在等待完成三個異步調用之后來做一些其他事情。
@Test
public void test() throws Exception {
long start = System.currentTimeMillis();
CompletableFuture<String> task1 = asyncTasks.doTaskOne();
CompletableFuture<String> task2 = asyncTasks.doTaskTwo();
CompletableFuture<String> task3 = asyncTasks.doTaskThree();
CompletableFuture.allOf(task1, task2, task3).join();
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("任務全部完成，總耗時：" + (end - start) + "毫秒");
}
看看我們做了哪些改變：
- 在測試用例一開始記錄開始時間
- 在調用三個異步函數的時候，返回
CompletableFuture<String>類型的結果對象 - 通過
CompletableFuture.allOf(task1, task2, task3).join()實現三個異步任務都結束之前的阻塞效果 - 三個任務都完成之后，根據結束時間 - 開始時間，計算出三個任務並發執行的總耗時。
執行一下上述的單元測試，可以看到如下結果：
2021-09-11 23:33:38.842 INFO 95891 --- [ task-3] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 開始做任務三
2021-09-11 23:33:38.842 INFO 95891 --- [ task-2] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 開始做任務二
2021-09-11 23:33:38.842 INFO 95891 --- [ task-1] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 開始做任務一
2021-09-11 23:33:45.155 INFO 95891 --- [ task-2] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 完成任務二，耗時：6312毫秒
2021-09-11 23:33:47.308 INFO 95891 --- [ task-3] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 完成任務三，耗時：8465毫秒
2021-09-11 23:33:47.403 INFO 95891 --- [ task-1] com.didispace.chapter75.AsyncTasks : 完成任務一，耗時：8560毫秒
2021-09-11 23:33:47.404 INFO 95891 --- [ main] c.d.chapter75.Chapter75ApplicationTests : 任務全部完成，總耗時：8590毫秒
可以看到，通過異步調用，讓任務一、二、三並發執行，有效的減少了程序的總運行時間。本系列教程《Spring Boot 2.x基礎教程》點擊直達！，歡迎收藏與轉發！如果學習過程中如遇困難？可以加入我們的 Spring技術交流群，參與交流與討論，更好的學習與進步！
代碼示例
本文的完整工程可以查看下面倉庫中2.x目錄下的chapter7-5工程：
- Github：https://github.com/dyc87112/SpringBoot-Learning/
- Gitee：https://gitee.com/didispace/SpringBoot-Learning/
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