一次运用CompletableFuture异步编程优化功能的记录

前言

有一天，客户反馈在系统查看当前用户的待办事项列表加载有明显卡顿，要等好几秒才加载出列表数据，印象中，这个功能已经上线有一段时间了，由于前期系统规划问题，没有维护全局的审核明细表，也没有引入什么流程引擎来支撑审批流，该功能的实现是通过分别到各目标模块统计数据汇总返回的。

代码审查

业务逻辑大概如下，在主方法里面分别调用其它目标模块的统计数据，汇总返回

ini 复制代码

private static StatisticsVO statisticsMaintenanceData() {
    StatisticsVO statisticsVO = null;
    StopWatch stopWatch = new StopWatch("维保统计耗时统计");
    try {
        stopWatch.start();
        Long waitingAuditWorksheetCancelNum = getWaitingAuditWorksheetCancelNum();
        Long waitingAuditElevatorDeleteNum = getWaitingAuditElevatorDeleteNum();
        Long waitingAuditOutStockNum = getWaitingAuditOutStockNum();
        Long waitingAuditInStockNum = getWaitingAuditInStockNum();

        statisticsVO = StatisticsVO.builder()
                .waitingAuditWorksheetCancelNum(waitingAuditWorksheetCancelNum)
                .waitingAuditElevatorDeleteNum(waitingAuditElevatorDeleteNum)
                .waitingAuditOutStockNum(waitingAuditOutStockNum)
                .waitingAuditInStockNum(waitingAuditInStockNum)
                .build();
        stopWatch.stop();
    } catch (Exception e) {
      log.info("统计维保数据发生异常{}", e);
    }
    System.out.println(stopWatch.prettyPrint());
    return statisticsVO;

}

通过TimeUnit#sleep的线程休眠方式来模拟统计逻辑的耗时情况，

csharp 复制代码

private static Long getWaitingAuditWorksheetCancelNum() throws InterruptedException {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
    return 15L;

}

private static Long getWaitingAuditElevatorDeleteNum() throws InterruptedException {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    return 10L;
}

private static Long getWaitingAuditOutStockNum() throws InterruptedException {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
    return 5L;
}

private static Long getWaitingAuditInStockNum() throws InterruptedException {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
    return 5L;

}

可以看出在主方法获取各个目标模块的统计方式是串行的，意味着就是接口统计耗时总时长=各模块数据统计耗时之和。

看到这里，我的第一个想法是审查一遍各个目标模块的的统计代码，分别查看各个统计模块对应数据表的数据量情况，再检索各统计模块的查询SQL在数据库层面有没有用到索引，先从数据库层面优化对应的查询性能，审查后，发现各个目标模块的统计数据量都不大，都是万级别的数据量，同时在SQL查询都用到了对应的索引，主要耗时是因为用户数据权限的筛选，要先在程序层面，获取当前用户所拥有的数据权限再去目标模块筛选统计对应的数据，所以只能从获取目标模块的统计数据的方式改造入手了。

引入CompletableFuture异步编程

什么是 CompletableFuture

CompletableFuture 是由Java8引入的，这让我们编写清晰可读的异步代码变得更加容易，该类功能比Future 更加强大。

在Java中CompletableFuture用于异步编程，异步通常意味着非阻塞，运行任务单独的线程，与主线程隔离。并且通过回调可以在主线程中得到异步任务的执行状态，是否完成和异常等信息。

通过这种方式，主线程不会被阻塞，不需要一直等到子线程完成。主线程可以并行的执行其他任务。使用这种并行方式，可以极大的提高程序的性能。

为什么要引入 CompletableFuture

在前面的统计场景中，我们可以把每个模块的统计当成一个个子任务，如果运用以往的逻辑实现，我们需要等待所有的子任务串行统计执行完，才能获取到统计结果，接口耗时时长=所有子任务执行耗时之和，而使用CompletableFuture的方式，我们可以使用多线程异步执行子任务，加快任务执行速度，接口耗时时长由最长的子任务执行耗时决定。

代码改造

ini 复制代码

private static StatisticsVO statisticsMaintenanceData() {
        StatisticsVO statisticsVO = null;
        StopWatch stopWatch = new StopWatch("维保统计耗时统计");
        stopWatch.start();
        try {
            CompletableFuture<Long> worksheetCancelFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                try {
                    return getWaitingAuditWorksheetCancelNum();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return null;
            });
            CompletableFuture<Long> elevatorDeleteFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                try {
                    return getWaitingAuditElevatorDeleteNum();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return null;
            });
            CompletableFuture<Long> outStockFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                try {
                    return getWaitingAuditOutStockNum();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return null;
            });
            CompletableFuture<Long> inStockFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                try {
                    return getWaitingAuditInStockNum();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return null;
            });


            CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.allOf(worksheetCancelFuture, elevatorDeleteFuture, outStockFuture, inStockFuture);
            // 等待所有子任务执行完成
            completableFuture.join();

            statisticsVO = StatisticsVO.builder()
                    .waitingAuditWorksheetCancelNum(worksheetCancelFuture.join())
                    .waitingAuditElevatorDeleteNum(elevatorDeleteFuture.join())
                    .waitingAuditOutStockNum(outStockFuture.join())
                    .waitingAuditInStockNum(inStockFuture.join())
                    .build();
            stopWatch.stop();
        } catch (Exception e) {
          log.info("统计维保数据发生异常{}", e);
        }
        System.out.println(stopWatch.prettyPrint());
        return statisticsVO;

    }

通过执行结果，我们可以很直观地观察到接口耗时时长的变化，CompletableFuture的更多好玩特性，感兴趣的小伙伴可以自行去研究实践，推荐研读该篇技术文章，讲得比较层层递进，便于理解，Java中的CompletableFuture原理与用法