在Java中通过线程池实现异步执行

男娘i 2022-10-23 15:25 225阅读 0赞

# 1 什么是通过线程池实现代码的异步执行 #

## 1.1 什么是同步执行 ##

与异步相对的是同步，这里先解释一下同步执行，同步执行就是平时执行我们的代码，由上至下顺序执行，中间如果有异常或错误出现不会继续往下执行。这也是绝大多数代码的执行方式。比如如下代码。

System.out.println("a");
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println("b");
        System.out.println("c");

这四行是同步执行的，那么在第一行执行完后，控制台会打印a，由于有Thread.sleep(2000)，程序会在睡2秒后，再执行第三、四行，也就是在控制台打印b、c。最后在控制台打印的结果也是a、b、c，如下所示。

a
    b
    c

而如果将Thread.sleep(2000);这一行代码改为一段会抛出异常的代码，程序将不会执行第三、四行，最终控制台也不会打印b、c。这里我用0作为除数，由程序抛出异常，代码如下。

System.out.println("a");
        System.out.println(1 / 0);
        System.out.println("b");
        System.out.println("c");

执行的结果是只打印了a，还有打印出来的异常信息，程序并没有执行第三、第四行，如下所示。

a
    Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    	at com.sea.test.Test01.main(Test01.java:6)

## 1.2 什么是同步执行 ##

同步执行相对于异步执行，异步执行的代码相当于是在另外一个线程中执行，它与主线程互不相关，互不干扰。比如在上面的代码中，将第三行代码改为异步执行，即使这一行代码让线程“睡眠”了，或者抛出异常了，主线程依然会正常地继续往下执行。得到的效果就是这样的。

a
    b
    c
    Exception in thread "Thread-0" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    	at com.sea.test.Test01$1.run(Test01.java:14)
    	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

为什么异常的打印会在c的下面呢？因为我将Thread.sleep(2000);这一行代码放到了此次异步执行的线程中，代码如下图所示，时通过new Thread()的方式构造的线程。

System.out.println("a");
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(2000L);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(1 / 0);
                }
            }).start();
            System.out.println("b");
            System.out.println("c");

## 1.3 什么是线程池 ##

在上面的代码实现中用到了多线程的相关知识，通过Thread的构造方法去构造线程。在实际的项目中，我们不太会去用这种方式去构造线程，因为它比较耗费资源，频繁调用自然会占用大量系统资源。而线程池维护着多个线程，等待着监督管理者分配可并发执行的任务。这避免了在处理短时间任务时创建与销毁线程的代价。线程池不仅能够保证内核的充分利用，还能防止过分调度。

# 2 什么场景会用到异步执行 #

上面描述了异步执行的特点，那它在实际的项目当中会起到什么样的作用？其实异步执行用到的场景还是很多的，比如发送邮件、发送短信。客户在电商系统完成下单，或者在网课系统完成报名后，往往需要通过系统向用户发送短信或者邮件的提示，通知客户下单或者报名成功了，而发送短信或邮件这一操作可能是调用的其他系统的接口，那这就是一个不可控的因素，它有可能抛出异常，也可能响应时间过长，并且它们还不是必要的。那么为了规避风险，我们就可以采用异步执行调用的方式去实现。

# 3 在Java中如何实现使用线程池实现异步执行 #

好了，说清楚了异步执行的概念与异步执行的应用场景，现在来记录一下在Java中通过线程池实现异步执行的方式，这里用到的是JDK提供的ThreadPoolExecutor。

## 3.1 ThreadPoolExecutor ##

JDK本身对线程池提供了良好的支持，在这里我们就采用这一技术。首先简单说一下这一个Class的构造方法的参数意义。（有兴趣深入了解的朋友可以参考一下相关书籍或其他文章，这里暂时只做简要说明）

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                                  int maximumPoolSize,
                                  long keepAliveTime,
                                  TimeUnit unit,
                                  BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                                  RejectedExecutionHandler handler) {
            this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
                 Executors.defaultThreadFactory(), handler);
        }

corePool: 核心线程池的大小。

maximumPool：最大线程池的大小。

keepAliveTime：线程存活时间。

unit：时间的单位。

workQueue：用来暂时保存任务的工作队列。

handler：当ThreadPoolExecutor已经关闭或ThreadPoolExecutor已经饱和时（达到最大线程池大小且工作队列已满），execute()方法将要调用的Handler。

## 3.2 使用线程池实现异步执行 ##

对于ThreadPoolExecutor类的构造方法参数需要根据需求来设置，比如系统的硬件条件、软件条件，还有相关接口的调用量，响应时间等等因素。而用作测试，在这里不考虑实际场景，这里将corePool设为4，maximumPool设为10，unit选择秒，workQueue选择LinkedBlockingQueue（大小为100），handler（拒绝策略）选择DiscardPolicy。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
    import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class Test02 {
        private static ExecutorService TEST_THREAD_POOL;
        private static ExecutorService getTestThreadPool() {
            if (TEST_THREAD_POOL == null) {
                TEST_THREAD_POOL  =
                        new ThreadPoolExecutor(4, 10, 120, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(100), new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());
            }
            return TEST_THREAD_POOL;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            System.out.println("a");
            getTestThreadPool().execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(2000L);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(1 / 0);
                }
            });
            System.out.println("b");
            System.out.println("c");
        }
    }

代码执行后打印的结果如下：

a
    b
    c
    Exception in thread "pool-1-thread-1" java.lang.ArithmeticException: / by zero
    	at com.sea.test.Test02$1.run(Test02.java:28)
    	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
    	at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
    	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)