详解Java使用双异步后如何保证数据一致性
作者：哪吒编程
一、前情提要
在上一篇文章中，我们通过双异步的方式导入了10万行的Excel，有个小伙伴在评论区问我，如何保证插入后数据的一致性呢？
很简单，通过对比Excel文件行数和入库数量是否相等即可。
那么，如何获取异步线程的返回值呢？
二、通过Future获取异步返回值
我们可以通过给异步方法添加Future返回值的方式获取结果。
FutureTask 除了实现 Future 接口外，还实现了 Runnable 接口。因此，FutureTask 可以交给 Executor 执行，也可以由调用线程直接执行FutureTask.run(）。
1、FutureTask 是基于 AbstractQueuedSynchronizer实现的
AbstractQueuedSynchronizer简称AQS，它是一个同步框架，它提供通用机制来原子性管理同步状态、阻塞和唤醒线程，以及 维护被阻塞线程的队列。 基于 AQS 实现的同步器包括： ReentrantLock、Semaphore、ReentrantReadWriteLock、 CountDownLatch 和 FutureTask。
基于 AQS实现的同步器包含两种操作：
- acquire，阻塞调用线程，直到AQS的状态允许这个线程继续执行，在FutureTask中，get()就是这个方法；
- release，改变AQS的状态，使state变为非阻塞状态，在FutureTask中，可以通过run()和cancel()实现。
2、FutureTask执行流程
执行@Async异步方法；
建立新线程async-executor-X，执行Runnable的run()方法，（FutureTask实现RunnableFuture，RunnableFuture实现Runnable）；
判断状态state；
- 如果未新建或者不处于AQS，直接返回；
- 否则进入COMPLETING状态，执行异步线程代码；
如果执行cancel()方法改变AQS的状态时，会唤醒AQS等待队列中的第一个线程线程async-executor-1；
线程async-executor-1被唤醒后
- 将自己从AQS队列中移除；
- 然后唤醒next线程async-executor-2；
- 改变线程async-executor-1的state；
- 等待get()线程取值。
next等待线程被唤醒后，循环线程async-executor-1的步骤
- 被唤醒
- 从AQS队列中移除
- 唤醒next线程
- 改变异步线程状态
新建线程async-executor-N，监听异步方法的state
- 如果处于EXCEPTIONAL以上状态，抛出异常；
- 如果处于COMPLETING状态，加入AQS队列等待；
- 如果处于NORMAL状态，返回结果；
3、get()方法执行流程
get()方法通过判断状态state观测异步线程是否已结束，如果结束直接将结果返回，否则会将等待节点扔进等待队列自旋，阻塞住线程。
自旋直至异步线程执行完毕，获取另一边的线程计算出结果或取消后，将等待队列里的所有节点依次唤醒并移除队列。
- 如果state小于等于COMPLETING，表示任务还在执行中；
- 如果线程被中断，从等待队列中移除等待节点WaitNode，抛出中断异常；
- 如果state大于COMPLETING；
- 如果已有等待节点WaitNode，将线程置空；
- 返回当前状态；
- 如果任务正在执行，让出时间片；
- 如果还未构造等待节点，则new一个新的等待节点；
- 如果未入队列，CAS尝试入队；
- 如果有超时时间参数；
- 计算超时时间；
- 如果超时，则从等待队列中移除等待节点WaitNode，返回当前状态state；
- 阻塞队列nanos毫秒。
- 否则阻塞队列；
- 如果state大于COMPLETING；
- 如果执行完毕，返回结果；
- 如果大于等于取消状态，则抛出异常。
很多小朋友对读源码，嗤之以鼻，工作3年、5年，还是没认真读过任何源码，觉得读了也没啥用，或者读了也看不懂~
其实，只要把源码的执行流程通过画图的形式呈现出来，你就会幡然醒悟，原来是这样的~
简而言之：
1. 如果异步线程还没执行完，则进入CAS自旋； 2. 其它线程获取结果或取消后，重新唤醒CAS队列中等待的线程； 3. 再通过get()判断状态state； 4. 直至返回结果或（取消、超时、异常）为止。
三、FutureTask源码具体分析
1、FutureTask源码
通过定义整形状态值，判断state大小，这个思想很有意思，值得学习。
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
/**
* Sets this Future to the result of its computation
* unless it has been cancelled.
*/
void run();
}
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
// 最初始的状态是new 新建状态
private volatile int state;
private static final int NEW = 0; // 新建状态
private static final int COMPLETING = 1; // 完成中
private static final int NORMAL = 2; // 正常执行完
private static final int EXCEPTIONAL = 3; // 异常
private static final int CANCELLED = 4; // 取消
private static final int INTERRUPTING = 5; // 正在中断
private static final int INTERRUPTED = 6; // 已中断
public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {
int s = state;
// 任务还在执行中
if (s <= COMPLETING)
s = awaitDone(false, 0L);
return report(s);
}
private int awaitDone(boolean timed, long nanos)
throws InterruptedException {
final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;
WaitNode q = null;
boolean queued = false;
for (;;) {
// 线程被中断，从等待队列中移除等待节点WaitNode，抛出中断异常
if (Thread.interrupted()) {
removeWaiter(q);
throw new InterruptedException();
}
int s = state;
// 任务已执行完毕或取消
if (s > COMPLETING) {
// 如果已有等待节点WaitNode，将线程置空
if (q != null)
q.thread = null;
return s;
}
// 任务正在执行，让出时间片
else if (s == COMPLETING) // cannot time out yet
Thread.yield();
// 还未构造等待节点，则new一个新的等待节点
else if (q == null)
q = new WaitNode();
// 未入队列，CAS尝试入队
else if (!queued)
queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,
q.next = waiters, q);
// 如果有超时时间参数
else if (timed) {
// 计算超时时间
nanos = deadline - System.nanoTime();
// 如果超时，则从等待队列中移除等待节点WaitNode，返回当前状态state
if (nanos <= 0L) {
removeWaiter(q);
return state;
}
// 阻塞队列nanos毫秒
LockSupport.parkNanos(this, nanos);
}
else
// 阻塞队列
LockSupport.park(this);
}
}
private V report(int s) throws ExecutionException {
// 获取outcome中记录的返回结果
Object x = outcome;
// 如果执行完毕，返回结果
if (s == NORMAL)
return (V)x;
// 如果大于等于取消状态，则抛出异常
if (s >= CANCELLED)
throw new CancellationException();
throw new ExecutionException((Throwable)x);
}
}
2、将异步方法的返回值改为Future<Integer>，将返回值放到new AsyncResult<>();中；
@Async("async-executor")
public void readXls(String filePath, String filename) {
try {
// 此代码为简化关键性代码
List<Future<Integer>> futureList = new ArrayList<>();
for (int time = 0; time < times; time++) {
Future<Integer> sumFuture = readExcelDataAsyncFutureService.readXlsCacheAsync();
futureList.add(sumFuture);
}
}catch (Exception e){
logger.error("readXlsCacheAsync---插入数据异常：",e);
}
}
@Async("async-executor")
public Future<Integer> readXlsCacheAsync() {
try {
// 此代码为简化关键性代码
return new AsyncResult<>(sum);
}catch (Exception e){
return new AsyncResult<>(0);
}
}
3、通过Future<Integer>.get()获取返回值：
public static boolean getFutureResult(List<Future<Integer>> futureList, int excelRow){
int[] futureSumArr = new int[futureList.size()];
for (int i = 0;i<futureList.size();i++) {
try {
Future<Integer> future = futureList.get(i);
while (true) {
if (future.isDone() && !future.isCancelled()) {
Integer futureSum = future.get();
logger.info("获取Future返回值成功"+"----Future:" + future
+ ",Result:" + futureSum);
futureSumArr[i] += futureSum;
break;
} else {
logger.info("Future正在执行---获取Future返回值中---等待3秒");
Thread.sleep(3000);
}
}
} catch (Exception e) {
logger.error("获取Future返回值异常: ", e);
}
}
boolean insertFlag = getInsertSum(futureSumArr, excelRow);
logger.info("获取所有异步线程Future的返回值成功，Excel插入结果="+insertFlag);
return insertFlag;
}
4、这里也可以通过新线程+Future获取Future返回值
不过感觉多此一举了，就当练习Future异步取返回值了~
public static Future<Boolean> getFutureResultThreadFuture(List<Future<Integer>> futureList, int excelRow) {
ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();
final boolean[] insertFlag = {false};
service.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
insertFlag[0] = getFutureResult(futureList, excelRow);
} catch (Exception e) {
logger.error("新线程+Future获取Future返回值异常: ", e);
insertFlag[0] = false;
}
}
});
service.shutdown();
return new AsyncResult<>(insertFlag[0]);
}
获取异步线程结果后，我们可以通过添加事务的方式，实现Excel入库操作的数据一致性。
但Future会造成主线程的阻塞，这个就很不友好了，有没有更优解呢？
以上就是详解Java使用双异步后如何保证数据一致性的详细内容，更多关于Java双异步如何保证数据一致性的资料请关注脚本之家其它相关文章！