简单设计一个JAVA并行处理工具类
在工作中，我们肯定遇到过一个接口要处理N多事项导致接口响应速度很慢的情况，通常我们会综合使用两种方式来提升接口响应速度
- 优化查询SQL，提升查询效率
- 开启多线程并发处理业务数据
这里讨论第二种方案：使用多线程并发处理业务数据，最后处理完成以后，拼装起来返回给前端，每个人的实现方案都不一样，我在工作的这几年也经历了几种写法。
一、几种常见的并行处理写法
方法一：Future写法
其代码形式如下
@Test
public void test1() {
//定义线程池
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(2, 4, 30,
TimeUnit.SECONDS,
new ArrayBlockingQueue<>(10),
Executors.defaultThreadFactory(),
new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());
//异步执行
Future<String> getUserName = threadPoolExecutor.submit(() -> {
//do something...
return "kdyzm";
});
//异步执行
Future<Integer> getUserAge = threadPoolExecutor.submit(() -> {
//do something...
return 12;
});
//拼装回调结果
try {
UserInfo user = new UserInfo();
user.setName(getUserName.get());
user.setAge(getUserAge.get());
log.info(JsonUtils.toPrettyString(user));
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Data
static class UserInfo {
private String name;
private Integer age;
}
多几个submit一起执行，最后集中get获取最终结果。
这种方式任务一旦多了，就会显得代码很乱，一堆的变量名会让代码可读性很差。
方法二：CompletableFuture.allOf写法
其代码形式如下
@Test
public void test2() {
try {
UserInfo userInfo = new UserInfo();
CompletableFuture.allOf(
//异步执行
CompletableFuture.runAsync(() -> {
userInfo.setName("kdyzm");
}),
//异步执行
CompletableFuture.runAsync(() -> {
userInfo.setAge(12);
})
//同步返回
).get();
log.info(JsonUtils.toPrettyString(userInfo));
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Data
static class UserInfo {
private String name;
private Integer age;
}
这种方法使用了CompletableFuture的API，通过将多个异步任务收集起来统一调度最后通过一个get方法同步到主线程。比直接使用Future简化了些。
方法三：CompletableFuture::join写法
其代码形式如下
@Test
public void test3(){
UserInfo userInfo = new UserInfo();
Arrays.asList(
//异步执行
CompletableFuture.supplyAsync(()->{
return "kdyzm";
//回调执行
}).thenAccept(name->{
userInfo.setName(name);
}),
//异步执行
CompletableFuture.supplyAsync(()->{
return 12;
//回调执行
}).thenAccept(age->{
userInfo.setAge(age);
})
//等待所有线程执行完毕
).forEach(CompletableFuture::join);
log.info(JsonUtils.toPrettyString(userInfo));
}
@Data
static class UserInfo {
private String name;
private Integer age;
}
这种写法和上面的写法相比具有更高的可读性，但是它也有缺点：thenAccept只能接收一个返回值，如果想处理多个值，则没有办法，只能使用方法2。
总结
几种写法中第二、三种写法比较常见，使用起来也更加方便，两者各有优缺点：方法2能处理多个返回值，方法3可读性更高。但是无论是方法2还是方法3，它们的使用总是要记住相关的API，使用起来总不是很顺手，可读性虽然方法3更强一些，但是总还是差点意思。此时我就有了自己设计一个简单的并行处理工具类的想法，既要易用，还要可读性高。
二、并行处理工具类设计
1、设计模式选型
因为平时比较喜欢链式调用的API，所以一开始一开始设计，我就想用建造者模式来实现这个工具类。关于建造者模式，详情可以看我之前的文章：设计模式（六）：建造者模式 。建造者模式在实际应用中的特点就是链式调用，无论是StringBuilder还是lombok的@Data注解，都使用了建造者模式。
2、第一版代码
仿照方法三，我开发了第一版代码
import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Supplier;
/**
* @author kdyzm
*/
@Slf4j
public class ConcurrentWorker {
private List<Task> workers = new ArrayList<>();
public static ConcurrentWorker runner() {
return new ConcurrentWorker();
}
public <R> ConcurrentWorker addTask(Consumer<? super R> action, Supplier<R> value) {
Task<R> worker = new Task<>(action, value);
this.workers.add(worker);
return this;
}
public void run() {
workers.forEach(item -> {
CompletableFuture completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(item.getValue());
item.setCompletableFuture(completableFuture);
});
workers
.stream()
.map(
item -> {
return item.completableFuture.thenAccept(item.getAction());
}
)
.forEach(CompletableFuture::join);
}
@Data
public static class Task<R> {
private Consumer<? super R> action;
private Supplier<R> value;
private CompletableFuture<R> completableFuture;
public Task(Consumer<? super R> action, Supplier<R> value) {
this.action = action;
this.value = value;
}
}
}
这段代码一共不到60行，使用了Lambda表达式和函数式编程相关的API对方法三进行改造，最终使用效果如下
@Test
public void test() {
UserInfo userInfo = new UserInfo();
ConcurrentWorker.runner()
//添加任务
.addTask(userInfo::setName, () -> {
//延迟1000毫秒打印线程执行情况
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.info(Thread.currentThread().getName()+"-name");
return "张三";
})
//添加任务
.addTask(userInfo::setAge, () -> {
//延迟1000毫秒打印线程执行情况
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.info(Thread.currentThread().getName()+"-age");
return 13;
})
//执行任务
.run();
log.info(JsonUtils.toPrettyString(userInfo));
}
@Data
static class UserInfo {
private String name;
private Integer age;
private String sex;
}
它的使用方式就是
ConcurrentWorker.runner()
.addTask(setter function, return_value function )
.addTask(setter function, return_value function)
.run()
可以看到易用性够了，可读性也很好，但是它的缺点和方法三一样，都只能接收一个参数，毕竟它是根据方法3封装的，接下来改造代码让它支持多参数处理。
3、第二版代码
已知，第一版代码已经支持了如下形式的功能
ConcurrentWorker.runner()
.addTask(setter function, return_value function )
.addTask(setter function, return_value function)
.run()
现在我想添加以下形式的重载方法
.addTask(handle function)
没错，就一个参数，在这个方法中可以任意设置对象值。最终使用的效果如下
@Test
public void test() {
UserInfo userInfo = new UserInfo();
ConcurrentWorker.runner()
.addTask(userInfo::setName, () -> {
try {
Thread.sleep(1000);
log.info(Thread.currentThread().getName());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.info(Thread.currentThread().getName()+"-name");
return "张三";
})
.addTask(userInfo::setAge, () -> {
try {
Thread.sleep(1000);
log.info(Thread.currentThread().getName());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.info(Thread.currentThread().getName()+"-age");
return 13;
})
//新方法：处理任意多属性值填充
.addTask(()->{
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.info(Thread.currentThread().getName()+"-sex");
userInfo.setSex("男");
})
.run();
log.info(JsonUtils.toPrettyString(userInfo));
}
@Data
static class UserInfo {
private String name;
private Integer age;
private String sex;
}
完整工具类方法如下
import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Supplier;
/**
* @author kdyzm
*/
@Slf4j
public class ConcurrentWorker {
private List<Task> workers = new ArrayList<>();
public static ConcurrentWorker runner() {
return new ConcurrentWorker();
}
public <R> ConcurrentWorker addTask(Consumer<? super R> action, Supplier<R> value) {
Task<R> worker = new Task<>(action, value);
this.workers.add(worker);
return this;
}
public <R> ConcurrentWorker addTask(Runnable runnable) {
Task<R> worker = new Task<>(runnable);
this.workers.add(worker);
return this;
}
public void run() {
workers.forEach(item -> {
int taskType = item.getTaskType();
CompletableFuture completableFuture = null;
switch (taskType) {
case TaskType.RETURN_VALUE:
completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(item.getValue());
break;
case TaskType.VOID_RETURN:
completableFuture = CompletableFuture.runAsync(item.getRunnable());
break;
default:
break;
}
item.setCompletableFuture(completableFuture);
});
workers
.stream()
.map(
item -> {
int taskType = item.getTaskType();
switch (taskType) {
case TaskType.RETURN_VALUE:
return item.completableFuture.thenAccept(item.getAction());
default:
return item.completableFuture.thenAccept(temp->{
//空
});
}
}
)
.forEach(CompletableFuture::join);
}
@Data
public static class Task<R> {
private Consumer<? super R> action;
private Supplier<R> value;
private CompletableFuture<R> completableFuture;
private Runnable runnable;
private int taskType;
public Task(Consumer<? super R> action, Supplier<R> value) {
this.action = action;
this.value = value;
this.taskType = TaskType.RETURN_VALUE;
}
public Task(Runnable runnable) {
this.runnable = runnable;
this.taskType = TaskType.VOID_RETURN;
}
}
public static class TaskType {
/**
* 有返回值的
*/
public static final int RETURN_VALUE = 1;
/**
* 没有返回值的
*/
public static final int VOID_RETURN = 2;
}
}
我将任务类型分为两种，并使用TaskType类封装成常量值：1表示任务执行回调有返回值；2表示任务执行没有返回值，属性填充将在任务执行过程中完成，该类型任务使用Runnable接口实现。
4、工具类jar包
相关代码我已经打包成jar包上传到maven中央仓库，可以通过引入以下maven依赖使用ConcurrentWorker工具类
<dependency>
<groupId>cn.kdyzm</groupId>
<artifactId>kdyzm-util</artifactId>
<version>0.0.2</version>
</dependency>
最后，欢迎关注我的博客：https://blog.kdyzm.cn
END.
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