面试官:SpringBoot项目中,要如何1秒实现异步接口?

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异步任务是什么

想象一下,你在一家餐厅吃饭,服务员每次只接待一个顾客,直到他们的整个点单吃饭结账过程结束,服务员才会鞠躬回应下一位在队列中等待的顾客。这显然很疯狂,对吗? 在软件世界里,我们称这种方式为同步处理。如果服务员是我们的服务器,那么每次只能处理一个请求,效率低下不说,其他顾客(用户)也会因为长时间等待而感到不快。

进入异步接口,就像是把这家餐厅升级成了一个快速自助餐厅,其中的服务员(服务器线程/资源)可以同时接待多个顾客,每个顾客点单后可以自由活动,当美味的佳肴准备好了,服务员会召唤他们。这样做有以下几个理由:

  1. 提高吞吐量:通过异步接口,服务器可以同时处理多个请求,而不是一次一个,这大大提高了处理请求的能力。
  2. 更好的资源利用:异步编程意味着线程不会在等待(例如,等待一个I/O操作完成)时闲置,它们可以用来处理其他任务。
  3. 改善用户体验:对于客户端应用来说,异步调用可以避免用户界面在等待服务器响应时冻结,能够保持响应灵敏,提供更流畅的用户体验。
  4. 可伸缩性:由于服务器线程不会被长时间占用等待,你可以扩展应用处理更多请求而不必增加额外硬件资源。
  5. 减少等待时间:你可以并行发出多个异步请求,而不是顺序执行,这样可以减少整体的等待时间。

简单地说,异步接口就像是软件世界的多任务高效处理。它让用户可以不必在咖啡冷却前等待那台古老打印机完成工作。异步编程是一款时尚的超能工具腰带,在我们的代码战斗中,它让一个任务挂起而你去攻击另一个,直到全部敌人(任务)被消灭(完成)。

异步接口实现的几种方式

首先,搞定异步接口就像是制作一杯完美的咖啡。你需要正确的豆子和工具,就像在Java中你要选择合适的库和框架。

使用CompletableFuture

我们可以使用CompletableFuture,这个类是Java 8引入的,它就像是一个承诺(Promise)——在未来某个时刻会交付结果的那种。我们可以用它来以声明性的方式编写异步的代码。

// 这就像是告诉你的朋友,我会为你买咖啡,但不是现在,稍后给你。
CompletableFuture<String> futureCoffee = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {// 在这里进行异步操作,比如调用一个异步接口或进行耗时计算。return makeCoffee();
});// 然后你可以继续做其他事情,咖啡准备好了会通知你。
futureCoffee.thenAccept(coffee -> {System.out.println("Enjoy your coffee: " + coffee);
});// 哦,对了,如果制作咖啡过程中出现了问题(抛出异常),我们也可以处理它。
futureCoffee.exceptionally(throwable -> {// handle exception herereturn "Default Coffee";
});

使用Spring的@Async

如果你是一个Spring框架的粉丝,异步编程就像拿起了Spring的“魔杖”。你只需要在一个方法上加上@Async注解,Spring就会在调用这个方法时,自动在一个单独的线程上运行它。

@Servicepublic class CoffeeService {
@Asyncpublic CompletableFuture<String> prepareCoffeeAsync() {return CompletableFuture.completedFuture(makeCoffee());}public String makeCoffee() {// 咖啡制作过程return "Espresso";}
}

使用Future

在老一些的Java版本,我们使用Future接口和ExecutorService来管理异步任务。这就像是一个更传统的方法,一步一步地完成任务并跟踪它们的状态。

ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<String> futureCoffee = executorService.submit(() -> {// 同样这里执行异步操作:制作咖啡return makeCoffee();
});try {// 在主线程中,你可以选择等待咖啡String coffee = futureCoffee.get();System.out.println("Enjoy your coffee: " + coffee);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {e.printStackTrace();
}// 可别忘了关闭ExecutorService,否则它会保持活动状态。
executorService.shutdown();

在实现异步接口的过程中,就像是在为我们的代码穿上一副飞行装备。不仅能够使我们更加高效,还可以让用户体验爽到飞起!

不论使用哪种方式,关键在于明智的选择来适应你的应用场景。选择合适的异步实现方法,就像是在世界各地的咖啡豆中挑选出最对胃口的那一款,每一种都有其独特的风味。

CompletableFuture vs @Async vs Future

CompletableFuture

优点

  • 功能强大:它比较灵活,提供了异常处理、组合、转换等众多异步编程必需的功能。
  • 易于使用且易于读写:它的链式调用让代码看起来既简洁又优雅,对于维护者来说阅读起来是一种享受。
  • 集成简单:在Java 8及以后的版本无需额外集成其他库。

缺点

  • 性能开销:比起简单的Future来说,CompletableFuture是一个更重的抽象。
  • 学习曲线:由于它功能丰富,初学者可能需要时间来掌握它所有的API。

@Async in Spring

优点

  • 超级简单:只需要一个注解,你的方法就能异步运行了。
  • 容易理解:没有复杂的线程管理或者任务执行代码,Spring幕后帮你处理了这一切。

缺点

  • Spring依赖:这是一个Spring框架的特性,所以必须在Spring环境下使用。
  • 定制性较低:虽然适用于大部分场景,但如果你有非常特殊的异步需求,可能需要更细粒度的控制。

Future

优点

  • 简单直接:Future接口是Java标准库的一部分,因此非常基础和直观。
  • 广泛使用:在Java较早的版本中此方式被广泛使用,所以有很多资料和心得分享。

缺点

  • 局限性:没有提供像CompletableFuture那样的链式调用和转换方法。
  • 管理复杂:需要手动创建ExecutorService,管理线程池,以及在使用完毕后关闭线程池。
  • 阻塞性质:传统的Future.get()是阻塞的,直至操作完成,不够灵活。

小结一下,就好像我们在早餐店里挑选食物一样,每种食物(异步方法)都有其特色与适应的场景:

  • CompletableFuture 是一杯制作工艺复杂、口感层次丰富的拿铁咖啡。
  • Spring的@Async 就像是快速便利的现磨咖啡机,一键启动。
  • Future 则是传统的手磨咖啡,过程繁琐但稳定可靠。

挑选适当的方案,就是技术人抓住用户心的秘诀之一。就像在画布上作画,选择合适的工具和色彩,才能绘制出满意的作品。

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