全栈开发那些事

全栈开发那些事

CompletableFuture异步编排

13
2024-06-25
CompletableFuture异步编排

1、CompletableFuture异步编排

1.1 为什么需要异步编排

问题:查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。

目前我业务中商品详情页包含如下7个方法:

获取sku的基本详情和图片列表

获取实时价格

获取三级分类

获取销售属性和选中状态

获取商品切换数据

获取海报信息

获取平台信息

上面查询过程都是用OpenFeign实现的,假设每个远程调用需要1s时间,那么全部执行完需要7s,这对用户来说是难以接受的。

那如果有多个线程同时执行这7步操作呢,时间是不是就更短了。


1.2 CompletableFuture介绍

FutureJava 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。

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。

CompletableFutureFutureTask同属于Future接口的实现类,都可以获取线程的执行结果。

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1.3 创建异步对象

CompletableFuture 提供了四个静态方法来创建一个异步操作。

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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。

  • runAsync方法不支持返回值。

  • supplyAsync可以支持返回值。

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


whenCompletewhenCompleteAsync 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)

代码演示:

public class CompletableFutureDemo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //创建一个没有返回值的异步对象
        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            System.out.println("没有返回值结果");
        });
        System.out.println(future.get());

        //创建一个有返回值的异步对象
        CompletableFuture<Integer> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Integer>() {
            @Override
            public Integer get() {
                int a=1/0;
                return 404;
            }
        }).whenComplete(new BiConsumer<Integer, Throwable>() {
            /**
             *whenComplete 和异步对象使用用一个线程
             * @param integer   异步对象执行后的返回值结果
             * @param throwable 异常对象
             */
            @Override
            public void accept(Integer integer, Throwable throwable) {
                System.out.println("whenComplete:"+integer);
                System.out.println("whenComplete:"+throwable);
            }
        }).exceptionally(new Function<Throwable, Integer>() {
            /**
             * 只处理异常的回调
             * @param throwable
             * @return
             */
            @Override
            public Integer apply(Throwable throwable) {
                return null;
            }
        }).whenCompleteAsync(new BiConsumer<Integer, Throwable>() {
            /**
             * whenCompleteAsync跟异步对象有可能不适用同一个线程,由线程池重新分配
             * @param integer
             * @param throwable
             */
            @Override
            public void accept(Integer integer, Throwable throwable) {

            }
        });
    }

}

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1.4 线程串行化与并行化方法

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。

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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。

image-20230419225348233

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

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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。

Function<? super T,? extends U> 
T:上一个任务返回结果的类型 
U:当前任务的返回值类型

代码演示:

public class CompletableFutureDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor =
                new ThreadPoolExecutor(
                        50,
                        500,
                        30,
                        TimeUnit.SECONDS,
                        new ArrayBlockingQueue<>(10000)
                );

        //创建一个异步任务对象A
        CompletableFuture<Object> futureA = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<Object>() {
            @Override
            public Object get() {
                return "404";
            }
        },threadPoolExecutor);
        //创建一个B
        futureA.thenAcceptAsync(new Consumer<Object>() {
            @SneakyThrows
            @Override
            public void accept(Object o) {
                    Thread.sleep(500);
                    System.out.println("我是B");
            }
        },threadPoolExecutor);
        //创建一个C
        futureA.thenAcceptAsync(new Consumer<Object>() {
            @Override
            public void accept(Object o) {
                System.out.println("我是C");
            }
        },threadPoolExecutor);
    }
}

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这里是测试看是否是并行化,我们让B休眠一会,可以看到先输出C再输出B,说明是并行化。

因为如果是串行化的化,那么即使B休眠一会,那么C也会一直等着,输出顺序为B、C

1.5 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。

1.6 优化商品详情页(业务代码)

1.6.1 未优化之前的代码

@Service
@SuppressWarnings("all")
public class ItemServiceImpl implements ItemService {
    
    @Autowired
    private ProductFeignClient productFeignClient;

    //获取商品详情数据
    @Override
    public HashMap<String, Object> getItem(Long skuId) {
        HashMap<String, Object> resultMap=new HashMap<>();

        //获取sku的基本详情和图片列表
        SkuInfo skuInfo = productFeignClient.getSkuInfo(skuId);
        //获取实时价格
        BigDecimal skuPrice = productFeignClient.getSkuPrice(skuId);

        //判断
        if(skuInfo!=null){
            //获取三级分类
            BaseCategoryView categoryView = productFeignClient.getCategoryView(skuInfo.getCategory3Id());
            //获取销售属性和选中状态
            List<SpuSaleAttr> spuSaleAttrListCheckBySku = productFeignClient.getSpuSaleAttrListCheckBySku(skuId, skuInfo.getSpuId());
            //获取商品切换数据
            Map skuValueIdsMap = productFeignClient.getSkuValueIdsMap(skuInfo.getSpuId());
            //获取海报信息
            List<SpuPoster> spuPosterBySpuId = productFeignClient.findSpuPosterBySpuId(skuInfo.getSpuId());

            resultMap.put("categoryView",categoryView);
            resultMap.put("spuSaleAttrList",spuSaleAttrListCheckBySku);
            resultMap.put("valuesSkuJson", JSON.toJSONString(skuValueIdsMap));
            resultMap.put("spuPosterList",spuPosterBySpuId);
        }
        //获取平台信息
        List<BaseAttrInfo> attrList = productFeignClient.getAttrList(skuId);
        //处理数据符合要求 List  Obj  key attrName value attrValue
        List<Map<String, String>> spuAttrList = attrList.stream().map(baseAttrInfo -> {
            Map<String, String> map = new HashMap<>();
            map.put("attrName", baseAttrInfo.getAttrName());
            map.put("attrValue", baseAttrInfo.getAttrValueList().get(0).getValueName());
            return map;
        }).collect(Collectors.toList());

        //存储数据
        resultMap.put("skuInfo",skuInfo);
        resultMap.put("price",skuPrice);
        resultMap.put("skuAttrList",spuAttrList);
        return resultMap;
    }
}

1.6.2 使用CompletableFuture异步编排

配置线程池:

@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
    /**
     * 核心线程数
     * 最大线程数
     * 空闲存活时间
     * 时间单位
     * 阻塞队列
     * 默认:
     *  线程工厂
     *  拒绝策略
     * @return
     */
    @Bean
    public ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor(){

        return new ThreadPoolExecutor(
                50,
                500,
                30,
                TimeUnit.SECONDS,
                new ArrayBlockingQueue<>(10000)
        );
    }
}

实现类改造:

@Service
@SuppressWarnings("all")
public class ItemServiceImpl implements ItemService {

    @Autowired
    private ProductFeignClient productFeignClient;

    @Autowired
    private ThreadPoolExecutor executor;

    //获取商品详情数据
    @Override
    public HashMap<String, Object> getItem(Long skuId) {
        HashMap<String, Object> resultMap=new HashMap<>();

        CompletableFuture<SkuInfo> skuInfoCompletableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(new Supplier<SkuInfo>() {
            @Override
            public SkuInfo get() {
                //获取sku的基本详情和图片列表
                SkuInfo skuInfo = productFeignClient.getSkuInfo(skuId);
                resultMap.put("skuInfo", skuInfo);
                return skuInfo;
            }
        }, executor);

        CompletableFuture<Void> skuPriceCompletableFuture = CompletableFuture.runAsync(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //获取实时价格
                BigDecimal skuPrice = productFeignClient.getSkuPrice(skuId);
                resultMap.put("price", skuPrice);
            }
        }, executor);

        //判断
        CompletableFuture<Void> categoryViewCompletableFuture = skuInfoCompletableFuture.thenAcceptAsync(new Consumer<SkuInfo>() {
            @Override
            public void accept(SkuInfo skuInfo) {
                //获取三级分类
                BaseCategoryView categoryView = productFeignClient.getCategoryView(skuInfo.getCategory3Id());
                resultMap.put("categoryView",categoryView);
            }
        }, executor);

        CompletableFuture<Void> spuSaleAttrListCheckBySkuCompletableFuture = skuInfoCompletableFuture.thenAcceptAsync(new Consumer<SkuInfo>() {
            @Override
            public void accept(SkuInfo skuInfo) {
                //获取销售属性和选中状态
                List<SpuSaleAttr> spuSaleAttrListCheckBySku = productFeignClient.getSpuSaleAttrListCheckBySku(skuId, skuInfo.getSpuId());
                resultMap.put("spuSaleAttrList",spuSaleAttrListCheckBySku);
            }
        }, executor);
        CompletableFuture<Void> skuValueIdsMapCompletableFuture = skuInfoCompletableFuture.thenAcceptAsync(new Consumer<SkuInfo>() {
            @Override
            public void accept(SkuInfo skuInfo) {
                //获取商品切换数据
                Map skuValueIdsMap = productFeignClient.getSkuValueIdsMap(skuInfo.getSpuId());
                resultMap.put("valuesSkuJson", JSON.toJSONString(skuValueIdsMap));
            }
        }, executor);

        CompletableFuture<Void> findSpuPosterBySpuIdCompletableFuture = skuInfoCompletableFuture.thenAcceptAsync(new Consumer<SkuInfo>() {
            @Override
            public void accept(SkuInfo skuInfo) {
                //获取海报信息
                List<SpuPoster> spuPosterBySpuId = productFeignClient.findSpuPosterBySpuId(skuInfo.getSpuId());
                resultMap.put("spuPosterList",spuPosterBySpuId);
            }
        }, executor);


        CompletableFuture<Void> attrListCompletableFuture = CompletableFuture.runAsync(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //获取平台信息
                List<BaseAttrInfo> attrList = productFeignClient.getAttrList(skuId);
                //处理数据符合要求 List  Obj  key attrName value attrValue
                List<Map<String, String>> spuAttrList = attrList.stream().map(baseAttrInfo -> {
                    Map<String, String> map = new HashMap<>();
                    map.put("attrName", baseAttrInfo.getAttrName());
                    map.put("attrValue", baseAttrInfo.getAttrValueList().get(0).getValueName());
                    return map;
                }).collect(Collectors.toList());

                //存储数据
                resultMap.put("skuAttrList", spuAttrList);
            }
        }, executor);

        //多任务组合 -- 所有的异步任务执行完成才是完成
        CompletableFuture.allOf(
                skuInfoCompletableFuture,
                skuPriceCompletableFuture,
                categoryViewCompletableFuture,
                spuSaleAttrListCheckBySkuCompletableFuture,
                skuValueIdsMapCompletableFuture,
                findSpuPosterBySpuIdCompletableFuture,
                attrListCompletableFuture
        ).join();
        return resultMap;
    }
}

根据是否有返回值决定调用哪个API,然后看有没有依赖关系,有好几个都依赖SkuInfo,所以要用skuInfoCompletableFuture去创建。

我们需要等待每个任务执行完毕之后在返回,所以最后使用allOf方法进行多任务组合。

1.6.3 测试功能是否正常

这种异步效果其实在高并发下环境下测比较好,我们这里验证功能是否正常就行。

访问商品详情页:

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查看Redis中的数据

image-20230419224307865

可以看到,有6个key被缓存,由于我们的价格是实时价格,所以一直查的是数据库,千万别用缓存。