java异步编程

本章主要介绍异步编程的概念与作用，Java中异步编程的场景以及不同异步编程场景应使用什么技术来实现。

1.1　异步编程概念与作用

通常Java开发人员喜欢使用同步代码编写程序，因为这种请求（request）/响应（response）的方式比较简单，并且比较符合编程人员的思维习惯；这种做法很好，直到系统出现性能瓶颈。在使用同步编程方式时，由于每个线程同时只能发起一个请求并同步等待返回，所以为了提高系统性能，此时我们就需要引入更多的线程来实现并行化处理。但是多线程下对共享资源进行访问时，不可避免会引入资源争用和并发问题；另外，操作系统层面对线程的个数是有限制的，不可能通过无限增加线程数来提供系统性能；而且，使用同步阻塞的编程方式还会浪费资源，比如发起网络IO请求时，调用线程就会处于同步阻塞等待响应结果的状态，而这时候调用线程明明可以去做其他事情，等网络IO响应结果返回后再对结果进行处理。

可见通过增加单机系统线程个数的并行编程方式并不是“灵丹妙药”。通过编写异步、非阻塞的代码，则可以使用相同的底层资源将执行切换到另一个活动任务，然后在异步处理完成后再返回到当前线程继续处理，从而提高系统性能。

异步编程是可以让程序并行运行的一种手段，其可以让程序中的一个工作单元与主应用程序线程分开独立运行，并且在工作单元运行结束后，会通知主应用程序线程它的运行结果或者失败原因。使用异步编程可以提高应用程序的性能和响应能力等。比如当调用线程使用异步方式发起网络IO请求后，调用线程就不会同步阻塞等待响应结果，而是在内存保存请求上下文后，马上返回去做其他事情，等网络IO响应结果返回后再使用IO线程通知业务线程响应结果已经返回，由业务线程对结果进行处理。可见，异步调用方式提高了线程的利用率，让系统有更多的线程资源来处理更多的请求。

比如在移动应用程序中，在用户操作移动设备屏幕发起请求后，如果是同步等待后台服务器返回结果，则当后台服务操作非常耗时时，就会造成用户看到移动设备屏幕冻结（一直处于请求处理中），在结果返回前，用户不能操作移动设备的其他功能，这对用户体验非常不好。而使用异步编程时，当发起请求后，调用线程会马上返回，具体返回结果会通过UI线程异步进行渲染，且在这期间用户可以使用移动设备的其他功能。

1.2　异步编程场景

在日常开发中我们经常会遇到这样的情况，即需要异步地处理一些事情，而不需要知道异步任务的结果。比如在调用线程里面异步打日志，为了不让日志打印阻塞调用线程，会把日志设置为异步方式。如图 1-1所示的日志异步化打印，使用一个内存队列把日志打印异步化，然后使用单一消费线程异步处理内存队列中的日志事件，执行具体的日志落盘操作（本质是一个多生产单消费模型），在这种情况下，调用线程把日志任务放入队列后会继续执行其他操作，而不再关心日志任务具体是什么时候入盘的。