java 多線程和并行編程

并行代碼是在多個(gè)線程上運(yùn)行的代碼，曾經(jīng)是許多經(jīng)驗(yàn)豐富的開(kāi)發(fā)人員的噩夢(mèng)，但是Java 8帶來(lái)了許多更改，這些更改應(yīng)該使這種提高性能的竅門更加易于管理。

并行流

在Java 8之前，并行（或并發(fā)）代碼與順序代碼之間存在很大差異。 調(diào)試非順序代碼也非常困難。 像通常那樣簡(jiǎn)單地設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)并按照流程進(jìn)行操作，將刪除并行方面，如果這是導(dǎo)致該錯(cuò)誤的原因，那么這是一個(gè)問(wèn)題。

幸運(yùn)的是，Java 8為我們提供了流，這是自Bean以來(lái)對(duì)Java開(kāi)發(fā)人員而言最大的事情。 如果您不知道它們是什么，則Stream API可以處理功能問(wèn)題中的元素序列。 （在這里檢查流與.NET的LINQ之間的比較。）流的優(yōu)點(diǎn)之一是代碼的結(jié)構(gòu)保持不變：無(wú)論是順序的還是并發(fā)的，它都保持可讀性。

為了使您的代碼并行運(yùn)行，只需使用.parallelStream()而不是.stream() （或者，如果您不是流的創(chuàng)建者，則可以使用stream .parallel() ）。

但是，僅僅因?yàn)樗苋菀?#xff0c;并不意味著并行代碼始終是最佳選擇。 您應(yīng)該始終考慮在代碼段中使用并發(fā)是否有意義。 該決定中最重要的因素將是速度：僅當(dāng)并發(fā)使您的代碼比其順序?qū)?yīng)的代碼快時(shí)才使用并發(fā)。

速度問(wèn)題

并行代碼通過(guò)使用多個(gè)線程而不是順序代碼使用的單個(gè)線程而獲得了速度優(yōu)勢(shì)。 確定創(chuàng)建多少個(gè)線程可能是一個(gè)棘手的問(wèn)題，因?yàn)楦嗟木€程并不總是會(huì)導(dǎo)致更快的代碼：如果使用太多的線程，則代碼的性能實(shí)際上可能會(huì)下降。

有幾條規(guī)則可以告訴您選擇多少線程。 這主要取決于您要執(zhí)行的操作類型以及可用內(nèi)核的數(shù)量。

計(jì)算密集型操作應(yīng)使用少于或等于內(nèi)核數(shù)的線程數(shù)量，而IO密集型操作（如復(fù)制文件）對(duì)CPU無(wú)效，因此可以使用更多線程。 該代碼不知道哪種情況適用，除非您告訴它該怎么做。 否則，它將默認(rèn)為線程數(shù)等于內(nèi)核數(shù)。

在兩種主要情況下，并行運(yùn)行代碼而不是順序運(yùn)行代碼很有用：耗時(shí)的任務(wù)和在大集合上運(yùn)行的任務(wù)。 Java 8帶來(lái)了一種處理大集合的新方法，即使用流。 流具有惰性的內(nèi)置效率：它們使用惰性評(píng)估，通過(guò)做不必要的事情來(lái)節(jié)省資源。 這與并行性不同，只要它運(yùn)行得更快，它就不會(huì)在乎資源。 因此，對(duì)于大型集合，您可能不需要經(jīng)典的并行性。

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異步

JavaScript的教訓(xùn)

Java開(kāi)發(fā)人員很少會(huì)說(shuō)他們從看過(guò)JavaScript中學(xué)到了什么，但是在異步編程方面，JavaScript實(shí)際上是正確的。 作為一種從根本上異步的語(yǔ)言，JavaScript在實(shí)施不好時(shí)會(huì)帶來(lái)多大痛苦。 它從回調(diào)開(kāi)始，后來(lái)被Promise取代。 許諾的一個(gè)重要好處是它有兩個(gè)“通道”：一個(gè)用于數(shù)據(jù)，另一個(gè)用于錯(cuò)誤。 JavaScript承諾可能看起來(lái)像這樣：

func .then(f1) .catch(e1) .then(f2) .catch(e2);

因此，當(dāng)原始函數(shù)獲得成功結(jié)果時(shí)，將調(diào)用f1，但是如果引發(fā)錯(cuò)誤，則將調(diào)用e1。 這可能會(huì)使它返回成功軌道（f2），或?qū)е铝硪粋€(gè)錯(cuò)誤（e2）。 您可以從數(shù)據(jù)跟蹤到錯(cuò)誤跟蹤再返回。

JavaScript承諾的Java版本稱為CompletableFuture 。

未來(lái)發(fā)展

CompletableFuture同時(shí)實(shí)現(xiàn)Future和CompletionStage接口。 Java8之前就已經(jīng)存在Future ，但是它本身對(duì)開(kāi)發(fā)人員并不十分友好。 您只能使用.get()方法來(lái)獲取異步計(jì)算的結(jié)果，該方法會(huì)阻塞其余部分（使異步部分大部分時(shí)間變得毫無(wú)意義），并且您需要手動(dòng)實(shí)現(xiàn)每種情況。 添加CompletionStage接口是使Java異步編程可行的突破。

CompletionStage是一個(gè)承諾，即最終將完成計(jì)算的承諾。 它包含許多方法，可讓您附加將在完成時(shí)執(zhí)行的回調(diào)。 現(xiàn)在我們可以處理結(jié)果而不會(huì)阻塞。

有兩種主要方法可讓您啟動(dòng)代碼的異步部分： supplyAsync如果您想對(duì)方法的結(jié)果進(jìn)行某些操作）和runAsync如果您不想這樣做）。

CompletableFuture.runAsync(() → System.out.println("Run async in completable future " + Thread.currentThread())); CompletableFuture.supplyAsync(() → 5);

回呼

現(xiàn)在，您可以添加這些回調(diào)以處理supplyAsync的結(jié)果

CompletableFuture.supplyAsync(() → 5) .thenApply(i → i * 3) .thenAccept(i → System.out.println(“The result is “ + i) .thenRun(() → System.out.println("Finished."));

.thenApply與.thenApply的.map函數(shù)類似：它執(zhí)行轉(zhuǎn)換。 在上面的示例中，它將結(jié)果（5）乘以3。然后將結(jié)果（15）進(jìn)一步傳遞給管道。

.thenAccept對(duì)結(jié)果執(zhí)行一種方法，而無(wú)需對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 它也不會(huì)返回結(jié)果。 它將在控制臺(tái)上顯示“結(jié)果為15”。 可以將它與.foreach方法進(jìn)行流比較。

.thenRun不使用異步操作的結(jié)果，也不返回任何內(nèi)容，它只是等待調(diào)用其Runnable直到上一步完成為止。

異步處理

上面所有的回調(diào)方法也都具有異步版本： thenRunAsync ， thenApplyAsync等。這些版本可以在自己的線程上運(yùn)行，它們?yōu)槟峁┝祟~外的控制權(quán)，因?yàn)槟梢愿嬖V它使用哪個(gè)ForkJoinPool 。

如果不使用異步版本，則所有回調(diào)將在同一線程上執(zhí)行。

當(dāng)事情出錯(cuò)時(shí)

當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，將使用exceptionally方法來(lái)處理異常。 您可以給它提供一個(gè)方法，該方法返回一個(gè)值以返回?cái)?shù)據(jù)軌道，或引發(fā)（新）異常。

… .exceptionally(ex → new Foo()) .thenAccept(this::bar);

合并與撰寫

您可以使用thenCompose方法鏈接多個(gè)CompletableFutures 。 沒(méi)有它，結(jié)果將嵌套CompletableFutures 。 這使得thenCompose和thenApply像flatMap和map用于流。

CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello") .thenCompose(s -> CompletableFuture .supplyAsync(() -> s + "World"));

如果要合并兩個(gè)CompletableFutures的結(jié)果，則需要一個(gè)方便地稱為thenCombine的方法。

future.thenCombine(future2, Integer::sum) .thenAccept(value → System.out.println(value));

如您在上面的示例中看到的那樣，可以使用所有喜歡的CompletionStage方法像普通的CompletableFuture一樣處理thenCombine中的回調(diào)結(jié)果。

結(jié)論

在尋求更快的代碼時(shí)，并行編程不再是不可克服的障礙。 Java 8使該過(guò)程盡可能簡(jiǎn)單明了，因此，可能從中受益的任何代碼都可以在所有線程上被拉，踢和尖叫，進(jìn)入多核未來(lái)，實(shí)際上，這只是現(xiàn)在天。 我的意思是：這很容易做到，因此請(qǐng)嘗試一下，看看自己的優(yōu)勢(shì)。

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2018/04/parallel-and-asynchronous-programming-in-java-8.html

java 多線程和并行編程

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 多线程和并行编程_Java 8中的并行和异步编程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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