[譯] Java 異步編程最佳實踐

最近異步編程非常流行， 主要是它能夠在多核系統上提高吞吐率。異步編程是一種編程方式，可以提高對UI的快速響應。 Java中的異步編程模型提供了一致性的編程模型， 可以用來在程序中支持異步。 本文討論了在使用Java執行異步操作應該遵循的最佳實踐。

原文： Best Practices of Asynchronous Programming With Java

什么是異步？為什么要用它？

異步編程提供了一個非阻塞的，事件驅動的編程模型。 這種編程模型利用系統中多核執行任務來提供并行，因此提供了應用的吞吐率。此處吞吐率是指在單位時間內所做任務的數量。 在這種編程方式下， 一個工作單元將獨立于主應用線程而執行， 并且會將它的狀態通知調用線程：成功，處理中或者失敗。

我們需要異步來消除阻塞模型。其實異步編程模型可以使用同樣的線程來處理多個請求， 這些請求不會阻塞這個線程。想象一個應用正在使用的線程正在執行任務， 然后等待任務完成才進行下一步。 log框架就是一個很好的例子：典型地你想將異常和錯誤日志記錄到一個目標中， 比如文件，數據庫或者其它類似地方。你不會讓你的程序等待日志寫完才執行，否則程序的響應就會受到影響。 相反，如果對log框架的調用是異步地，應用就可以并發執行其它任務而無需等待。這是一個非阻塞執行的例子。

為了在Java中實現異步，你需要使用Future和FutureTask, 它們位于java.util.concurrent包下.Future是一個接口而FutureTask是它的一個實現類。實際上，如果在你的代碼中使用Future, 你的異步任務會立即執行， 并且調用線程可以得到結果promise。

下面的代碼片段定義了一個包含兩個方法的接口。 一個是同步方法，另外一個是異步方法。

import java.util.concurrent.Future;
public interface IDataManager {
// synchronous method
public String getDataSynchronously ();
// asynchronous method
public Future<String> getDataAsynchronously ();
}

值得注意的是回調模型的弊端就是當回調嵌套時很麻煩。

該做和不該做的

為了方便測試， 你應該在代碼中將功能從多線程中隔離出來。當在Java中編寫異步代碼時，你應該遵循異步模型，這樣調用線程就不會被阻塞。注意構造函數不能是異步的，你不應該在構造函數中調用異步方法。當任務互相不依賴時異步方式尤其有用。當調用任務依賴被調用任務時不應該使用異步(譯者按：這對異步來說無意義，因為業務上調用線程被阻塞了).

你應該在異步方法中處理異常. 你不應該為長時間的task實現異常. 一個長時間運行的任務，如果異步執行的話, 可能會比同步執行耗費更長的時間， 因為運行時要為異步執行的方法執行線程上下文的切換， 線程狀態的存儲等. 你也應該注意同步的異常和異步的異常有所不同。 同步異常暗示 每次程序執行到那個程序特殊狀態時就會拋出異常；異步異常的跟蹤則困難的多。所以同步和異步異常暗示同步或異步代碼可能拋出異常(synchronous and asynchronous exceptions imply synchronous or asynchronous code in your program that might raise exceptions.)。

推薦閱讀

1. https://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/dn818494.aspx
2. http://docs.oracle.com/javaee/6/tutorial/doc/gkiez.html
3. https://technology.amis.nl/2009/02/19/asynchronous-processing-in-java-applications-leveraging-those-multi-cores/
4. http://javarevisited.blogspot.in/2015/01/how-to-use-future-and-futuretask-in-Java.html
5. http://www.codeproject.com/Articles/562021/Asynchronous-models-and-patterns

總結

異步對于設計大規模快速響應的應用是至關重要的。異步回調模型帶來了很多的好處；你可以依賴你的異步回調方法來執行昂貴的I/O操作而你的處理器可以執行其它任務。然而雖然在Java和C#中提供了異步的支持，異步編程并不總是那么容易實現。異步方式的使用要謹慎: 你應該清楚什么時候可以用和什么時候不該用。

本文中我們介紹了異步編程的概念， 以及使用Java編程需要怎么去實現. 本文也列出了使用異步編程的最佳實踐。謝謝閱讀。

譯者增加的內容