在性能测试的实践当中，异步任务是离不开的。Java 异步编程提高了应用程序的性能和响应性，通过避免线程阻塞提高了资源利用率，并简化了并发编程的复杂性。改善用户体验，避免死锁和线程阻塞等问题。异步编程利用 CompletableFuture、Future 等工具和 API 简化了开发流程，提高了系统的稳定性和可靠性。
缘起
我也参照了 Go 语言的 go 关键字，自定义了 fun 关键字Java自定义异步功能实践 。但是在使用过程中，遇到了一个略显尴尬的问题，就是如果当一个异步任务中，又增加一个异步任务，且使用集合点设置。那么就会阻塞线程池，导致大量任务阻塞的情况。
比如一个学校，200 个班级，每个班级有一个班主任，要给 30 个学生发作业，之后再报告作业分发已完成。按照之前的思路，我会包装两个异步且设置集合点的任务，伪代码如下：
static void main(String[] args) { 200.times { fun { sleep(1.0)// 模拟业务处理 pushHomework()// 布置作业 } }
}
/** * 布置作业 */ static void pushHomework() { FunPhaser phaser = new FunPhaser()// 创建同步屏障 30.times { fun { sleep(1.0)// 模拟业务处理 output("布置作业") } , phaser } phaser.await()// 等待所有作业布置完成 }
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最终的结果就是，等于最大线程数的任务会阻塞在 pushHomework() 方法中，而 pushHomework() 方法需要完成的异步任务又全都等待在线程池的等待队列中。
初解
一开始我的思路采取优先级策略。如果区分任务的优先级，让有可能阻塞在等待队列的高优任务优先执行即可。所以我先想使用 java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue 当做 java.util.concurrent.BlockingQueue 的实现当做异步线程池的等待队列。
但也无法解决问题，因为依然存在阻塞的问题，只不过概率变小了而已。看来不得不使用单独的异步线程池来实现了。
关于线程池的选择有两种选择：
选择最大线程数较小的线程池，只是作为辅助功能，防止阻塞。在普通异步任务执行时，优先执行高优任务，利用普通线程池优先执行高优任务。
选择最小线程数较大的线程池，大概率是缓存线程池。单独用来执行高优任务。同时也可以利用普通的线程池执行高优任务。
关于我的选择，也没有选择。根据实际的情况使用吧。高优任务的多少、需要限制的频率等等因素。我自己的项目用的是第二种，原因是我用到高优任务的机会不多，我可以在脚本中控制高优任务的数量。
方案
首先是线程池的实现代码：
priorityPool = createFixedPool(POOL_SIZE, "P")
创建时机放在了普通线程池中：
/** * 获取异步任务连接池 * @return */ static ThreadPoolExecutor getFunPool() { if (asyncPool == null) { synchronized (ThreadPoolUtil.class) { if (asyncPool == null) { asyncPool = createPool(POOL_SIZE, POOL_SIZE, ALIVE_TIME, new LinkedBlockingDeque<Runnable>(Constant.MAX_WAIT_TASK), getFactory("F")) daemon() } priorityPool = createFixedPool(POOL_SIZE, "P")// priorityPool = createPool(1, POOL_MAX, ALIVE_TIME, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(10), getFactory("P"), new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()) } } return asyncPool }
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下面是调用执行高优的异步任务的方法：
/** * 执行高优异步任务 * @param runnable */ static void executeSyncPriority(Runnable runnable) { if (priorityPool == null) getFunPool() priorityPool.execute(runnable) }
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还有一个调用方法，用来普通线程池优先执行高优任务：
/** * 执行高优任务 */ static void executePriority() { def locked = priorityLock.compareAndSet(false, true)//如果没有锁,则加锁 if (locked) {//如果加锁成功 while (priorityPool.getQueue().size() > 0) { def poll = priorityPool.getQueue().poll() def queue = (LinkedBlockingDeque<Runnable>) getFunPool().getQueue() if (poll != null) { queue.offerFirst(poll) }
} priorityLock.set(false)//解锁 } }
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这里用到了一个原子类，当做高优之行时候的锁 private static AtomicBoolean priorityLock = new AtomicBoolean(false) ，避免在这块浪费过多性能。这里没有 try-catch-finally ，此处没有使用，确实发生异常概率较小。
我重新修改了任务队列的实现，用的是 java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque ，这样我就可以将高优任务直接插入到队列的最前头，可以优先执行高优任务。
对于异步关键字，我也进行了一些改动：
/** * 使用自定义同步器{@link FunPhaser}进行多线程同步 * * @param f * @param phaser * @param log */ public static void fun(Closure f, FunPhaser phaser, boolean log) { if (phaser != null) phaser.register(); ThreadPoolUtil.executeSync(() -> { try { ThreadPoolUtil.executePriority(); f.call(); } finally { if (phaser != null) { phaser.done(); if (log) logger.info("async task {}", phaser.queryTaskNum()); } } }); }
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执行高优任务的关键字，我也进行了同样的封装，只不过换了个关键字和线程池：
/** * 提交高优任务 * * @param f * @param phaser * @param log */ public static void funny(Closure f, FunPhaser phaser, boolean log) { if (phaser != null) phaser.register(); ThreadPoolUtil.executeSyncPriority(() -> { try { f.call(); } finally { if (phaser != null) { phaser.done(); if (log) logger.info("priority async task {}", phaser.queryTaskNum()); } } }); }
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验证
我们修改一下开始的脚本：
static void main(String[] args) { setPoolMax(2) 6.times { fun { sleep(1.0)// 模拟业务处理 pushHomework()// 布置作业 } }
}
/** * 布置作业 */ static void pushHomework() { FunPhaser phaser = new FunPhaser()// 创建同步屏障 4.times { fun { sleep(1.0)// 模拟业务处理 output("布置作业") } , phaser } phaser.await()// 等待所有作业布置完成 }
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执行的话，线程池的 F 线程全都全都是 TIME_WAITING 状态。当把 pushHomework() 方法改成高优关键字 funny 之后问题便可迎刃而解。
控制台输出如下：
22:47:17:160 P-1 布置作业22:47:17:160 P-1 布置作业22:47:17:160 P-1 priority async task 322:47:17:160 P-1 priority async task 422:47:18:178 F-2 布置作业22:47:18:179 F-2 priority async task 322:47:19:183 F-2 布置作业
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可以看出，已经开始有了 F 线程执行高优任务了。
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