關於Java中非同步程式設計的實作詳解

非同步程式設計提供了一個非阻塞的，事件驅動的程式設計模型。以下透過本文介紹Java 非同步程式設計實踐，有興趣的朋友一起看看吧

#什麼是異步？為什麼要用它？

非同步程式設計提供了一個非阻塞的，事件驅動的程式設計模型。 這種程式設計模型利用系統中多核心執行任務來提供並行，因此提供了應用的吞吐率。此處吞吐率是指在單位時間內所做任務的數量。 在這種程式設計方式下， 一個工作單元將獨立於主應用執行緒而執行， 並將它的狀態通知呼叫執行緒：成功，處理中或失敗。

我們需要非同步來消除阻塞模型。其實非同步程式設計模型可以使用同樣的執行緒來處理多個請求， 這些請求不會阻塞這個執行緒。想像一個應用程式正在使用的執行緒正在執行任務， 然後等待任務完成才進行下一步。 log框架就是一個很好的例子：典型地你想將異常和錯誤日誌記錄到一個目標中， 例如文件，資料庫或其它類似地方。你不會讓你的程式等待日誌寫完才執行，否則程式的回應就會受到影響。 相反，如果對log框架的呼叫是非同步地，應用程式就可以並發執行其它任務而無需等待。這是一個非阻塞執行的例子。

為了在Java中實作非同步，你需要使用Future 和 FutureTask, 它們位於java.util.concurrent套件下. Future是一個介面而FutureTask是它的一個實作類別。實際上，如果在你的程式碼中使用Future, 你的非同步任務會立即執行， 並且呼叫線程可以得到結果promise。

下面的程式碼片段定義了一個包含兩個方法的介面。 一個是同步方法，另一個是非同步方法。

 import java.util.concurrent.Future;
public interface IDataManager {
  // synchronous method
  public String getDataSynchronously();
  // asynchronous method
  public Future<String> getDataAsynchronously();
}

值得注意的是回呼模型的弊端就是當回呼嵌套時很麻煩。

該做和不該做的

為了方便測試， 你應該在程式碼中將功能從多執行緒中隔離出來。當在Java中編寫非同步程式碼時，你應該遵循非同步模型，這樣呼叫執行緒就不會被阻塞。

注意建構子不能是異步的，你不應該在建構函式中呼叫非同步方法。當任務互相不依賴時非同步方式尤其有用。當呼叫任務依賴被呼叫任務時不應該使用異步(譯者按：這對異步來說無意義，因為業務上調用線程被阻塞了).

你應該在非同步方法中處理異常.你不應該為長時間的task實現異常. 一個長時間運行的任務，如果異步執行的話, 可能會比同步執行耗費更長的時間， 因為運行時要為異步執行的方法執行線程上下文的切換， 線程狀態的儲存等. 你也應該注意同步的異常和非同步的異常有所不同。 同步異常暗示 每次程式執行到那個程式特殊狀態時就會拋出異常；異步異常的追蹤則困難的多。所以同步和非同步異常暗示同步或非同步程式碼可能會拋出異常(synchronous and asynchronous exceptions imply synchronous or asynchronous code in your program that might raise exceptions.)。

總結

異步對於設計大規模快速反應的應用是至關重要的。非同步回呼模型帶來了很多的好處；你可以依賴你的非同步回呼方法來執行昂貴的I/O操作而你的處理器可以執行其它任務。然而雖然在Java和C#中提供了非同步的支持，非同步程式設計並不總是那麼容易實現。非同步方式的使用要謹慎: 你應該清楚什麼時候可以用和什麼時候不該用。

本文中我們介紹了非同步程式設計的概念， 以及使用Java程式設計需要怎麼去實現. 本文也列出了使用非同步程式設計的最佳實踐。謝謝閱讀。

Java 7中提供了Fork/Join框架，可以將一個大的task分割成很多可以並行執行的小task。 Java 8中parallelStream內部利用Fork/Join執行並發作業。

像Node.js天生支援非同步程式設計模式， 其它語言如golang使用 goroutines 和 channels.也很容易實現非同步。

以上是關於Java中非同步程式設計的實作詳解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！