【项目实践】CompletableFuture异步编排在多任务并行执行中的使用

【项目实践】CompletableFuture异步编排在多任务并行执行中的使用

一、单次请求处理多任务的场景

        在实际项目中，我们经常会遇到一些比较复杂的查询，需要给前端响应一个内容量较大的响应结果。例如在租房系统的app中，点击具体的某个房间查看详情，需要后端将这个房间的基本信息、对应小区的基本信息，房间的配套设施、房间的可选租期以及不同租期下对应的房租等等作为一个整体，响应给前端展示。

        正常情况下，我们会比较容易想到依次去查询业务需要的数据，这样做的有点在于条理清楚，先从数据库中查询房间信息，再联表查询对应小区的基本信息......如同一条流水线一样，这个业务分成多个sql查询依次串行执行。

       这种逻辑在代码里面的表现形式为：

    @Override
    public RoomDetailVo getDetailByIdSync(Long id) {
        RoomDetailVo resultVo = new RoomDetailVo();
        // 获取房间详情
        RoomInfo roomInfo = this.getById(id);
        BeanUtils.copyProperties(roomInfo, resultVo);
        // 获取公寓信息
        ApartmentInfo apartmentInfo = apartmentInfoService.getById(roomInfo.getApartmentId());
        resultVo.setApartmentInfo(apartmentInfo);
        // 获取图片信息
        List<GraphInfo> graphInfos = graphInfoService.lambdaQuery()
                .eq(GraphInfo::getItemId, id)
                .eq(GraphInfo::getItemType, ItemType.ROOM)
                .list();
        List<GraphVo> graphVos = graphInfos.stream().map(item -> {
            GraphVo graphVo = new GraphVo();
            BeanUtils.copyProperties(item, graphVo);
            return graphVo;
        }).collect(Collectors.toList());
        resultVo.setGraphVoList(graphVos);
        // 获取房间属性名称
        resultVo.setAttrValueVoList(attrValueMapper.getAttrValueVosByRoomId(id));
        // 获取房间配套设备信息
        resultVo.setFacilityInfoList(facilityInfoMapper.getFacilityInfos(id));
        // 获取房间标签信息
        resultVo.setLabelInfoList(labelInfoMapper.getLabelInfos(id));
        // 获取房间支付方式信息
        resultVo.setPaymentTypeList(paymentTypeMapper.getPaymentTypes(id));
        // 获取房间可选租期列表信息
        resultVo.setLeaseTermList(leaseTermMapper.getLeaseTerms(id));
        return resultVo;
    }

二、由串行执行的缺点引入并行执行

        但串行查询的缺点也很明显，后面的查询任务只能等待前面的任务执行完毕之后才能执行，但是有些任务之间并没有明显的先后关系，它们完全可以各自独立执行，所以串行执行就会导致业务的整体执行时间变长。这在用户页面，就会长时间的“转圈圈”，对用户很不友好。

        我们可以分析一下，以上功能虽然步骤很多，但是只有公寓信息的查询需要依赖房间信息查询完后获取到公寓的id，其他的例如房间图片、房间配套设施等等，都可以通过前端请求传递来的房间id去查表获取，互相之间没有关联性，所以我们可以将我们的整体执行逻辑优化一下：

        如图中所示，整个串行执行的流程就优化为多个不相关的查询并行执行，仅有房间信息查询和公寓信息查询有依赖关系。这时或许你已经想到了，我们可以用多线程的方式去解决整个房间详情信息的查询。没错，但是重点在于，我们要怎样去实现这个思路，手动创建线程，调用任务，然后释放线程，这种方式即增加了代码量，同时并不会有明显的优化效果，因为线程的频繁创建和销毁本身就会占用系统的资源。

三、并行执行的项目实践

        为此，我在这个功能中，考虑使用线程池加上ComplatableFuture异步编排的方式去实现功能。

        3.1、创建线程池

/**
 * 自定义线程池配置
 */
@Configuration
public class ThreadPoolConfig {
 
    // 核心线程数 20
    @Value("${lease.thread.core-size}")
    private Integer coreSize;
 
    // 最大线程数 100
    @Value("${lease.thread.max-size}")
    private Integer maxSize;
 
    // 空闲线程存活时间 10
    @Value("${lease.thread.keep-alive-time}")
    private Integer keepAliveTime;
 
    @Bean
    public ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor() {
        return new ThreadPoolExecutor(coreSize,
                maxSize,
                keepAliveTime,
                TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<>(100000),
                Executors.defaultThreadFactory(),
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
    }
}

        3.2、使用CompletableFuture和线程池，改写查询方法

@Service
public class RoomInfoServiceImpl extends ServiceImpl<RoomInfoMapper, RoomInfo>
        implements RoomInfoService {
 
    @Autowired
    private RoomInfoMapper roomInfoMapper;
 
    ......
 
    @Autowired
    private RoomLeaseTermService roomLeaseTermService;
 
    @Autowired
    private ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor;
 
 
    @Override
    public RoomDetailVo getDetailById(Long id) {
        RoomDetailVo resultVo = new RoomDetailVo();
        // 获取房间详情和公寓信息
        CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            RoomInfo roomInfo = this.getById(id);
            BeanUtils.copyProperties(roomInfo, resultVo);
            return roomInfo;
        }, threadPoolExecutor).thenAcceptAsync((roomInfo) -> {
            resultVo.setApartmentInfo(apartmentInfoService.getById(roomInfo.getApartmentId()));
        }, threadPoolExecutor);
        // 获取图片列表
        CompletableFuture<Void> graphVosFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            List<GraphInfo> graphInfos = graphInfoService.lambdaQuery()
                    .eq(GraphInfo::getItemId, id)
                    .eq(GraphInfo::getItemType, ItemType.ROOM)
                    .list();
            List<GraphVo> graphVos = graphInfos.stream().map(item -> {
                GraphVo graphVo = new GraphVo();
                BeanUtils.copyProperties(item, graphVo);
                return graphVo;
            }).collect(Collectors.toList());
            resultVo.setGraphVoList(graphVos);
        }, threadPoolExecutor);
        // 获取属性信息列表
        CompletableFuture<Void> attrValueVosFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            resultVo.setAttrValueVoList(attrValueMapper.getAttrValueVosByRoomId(id));
        }, threadPoolExecutor);
        // 获取配套信息列表
        CompletableFuture<Void> facilityInfoFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            resultVo.setFacilityInfoList(facilityInfoMapper.getFacilityInfos(id));
        }, threadPoolExecutor);
        // 获取标签信息列表
        CompletableFuture<Void> labelInfoFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            resultVo.setLabelInfoList(labelInfoMapper.getLabelInfos(id));
        }, threadPoolExecutor);
        // 获取支付方式列表
        CompletableFuture<Void> paymentTypeFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            resultVo.setPaymentTypeList(paymentTypeMapper.getPaymentTypes(id));
        }, threadPoolExecutor);
        // 获取可选租期列表
        CompletableFuture<Void> leaseTermFuture = CompletableFuture.runAsync(() -> {
            resultVo.setLeaseTermList(leaseTermMapper.getLeaseTerms(id));
        }, threadPoolExecutor);
        // 等待所有任务全部完成
        try {
            CompletableFuture.allOf(completableFuture,
                    graphVosFuture,
                    attrValueVosFuture,
                    facilityInfoFuture,
                    labelInfoFuture,
                    paymentTypeFuture,
                    leaseTermFuture).get();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return resultVo;
    }
}

四、总结

       CompletableFuture的介绍和相关API

        通过异步编排实现多任务并行的场景的执行优化，手动配置线程池可以让我们根据具体业务，更好的设置线程池的参数。