应用

应用之异步调用（案例1）

以调用方角度来讲，如果

  • 需要等待结果返回，才能继续运行就是同步

  • 不需要等待结果返回，就能继续运行就是异步

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package cn.itcast.n2.util;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;

@Slf4j(topic = "c.FileReader")
public class FileReader {
    public static void read(String filename) {
        int idx = filename.lastIndexOf(File.separator);
        String shortName = filename.substring(idx + 1);
        try (FileInputStream in = new FileInputStream(filename)) {
            long start = System.currentTimeMillis();
            log.debug("read [{}] start ...", shortName);
            byte[] buf = new byte[1024];
            int n = -1;
            do {
                n = in.read(buf);
            } while (n != -1);
            long end = System.currentTimeMillis();
            log.debug("read [{}] end ... cost: {} ms", shortName, end - start);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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package cn.itcast.n2;

import cn.itcast.Constants;
import cn.itcast.n2.util.FileReader;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j(topic = "c.Sync")
public class Sync {

    public static void main(String[] args) {
        //同步
        FileReader.read("C:\Users\Administrator\Desktop\ceshi.txt");
        log.debug("do other things ...");
    }
}
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package cn.itcast.n2;

import cn.itcast.Constants;
import cn.itcast.n2.util.FileReader;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j(topic = "c.Async")
public class Async {

    public static void main(String[] args) {
        //异步
        new Thread(() -> FileReader.read("C:\Users\Administrator\Desktop\ceshi.txt")).start();
        log.debug("do other things ...");
    }
}
  1. 设计

多线程可以让方法执行变为异步的（即不要巴巴干等着）比如说读取磁盘文件时，假设读取操作花费了 5 秒钟，如果没有线程调度机制，这 5 秒 cpu 什么都做不了，其它代码都得暂停。

  1. 结论

  • 比如在项目中，视频文件需要转换格式等操作比较费时，这时开一个新线程处理视频转换，避免阻塞主线程

  • tomcat 的异步 servlet 也是类似的目的，让用户线程处理耗时较长的操作，避免阻塞 tomcat 的工作线程

  • ui 程序中，开线程进行其他操作，避免阻塞 ui 线程

应用之提高效率（案例1）

充分利用多核 cpu 的优势，提高运行效率。想象下面的场景，执行 3 个计算，最后将计算结果汇总。

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计算 1 花费 10 ms

计算 2 花费 11 ms

计算 3 花费 9 ms

汇总需要 1 ms

  • 如果是串行执行，那么总共花费的时间是 10 + 11 + 9 + 1 = 31ms

  • 但如果是四核 cpu，各个核心分别使用线程 1 执行计算 1，线程 2 执行计算 2，线程 3 执行计算 3，那么 3 个线程是并行的，花费时间只取决于最长的那个线程运行的时间，即 11ms 最后加上汇总时间只会花费 12ms

注意: 需要在多核 cpu 才能提高效率，单核仍然时是轮流执行

  1. 结论

  • 单核 cpu 下，多线程不能实际提高程序运行效率，只是为了能够在不同的任务之间切换，不同线程轮流使用cpu ，不至于一个线程总占用 cpu，别的线程没法干活

  • 多核 cpu 可以并行跑多个线程，但能否提高程序运行效率还是要分情况的

    • 有些任务，经过精心设计，将任务拆分，并行执行，当然可以提高程序的运行效率。但不是所有计算任务都能拆分（参考后文的【阿姆达尔定律】）

    • 也不是所有任务都需要拆分，任务的目的如果不同，谈拆分和效率没啥意义

  • IO 操作不占用 cpu，只是我们一般拷贝文件使用的是【阻塞 IO】，这时相当于线程虽然不用 cpu，但需要一直等待 IO 结束，没能充分利用线程。所以才有后面的【非阻塞 IO】和【异步 IO】优化