使用双异步后，如何保证数据一致性？-编程知识

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- 一、前情提要
- 二、通过Future获取异步返回值
- - 1、FutureTask 是基于 AbstractQueuedSynchronizer实现的
  - 2、FutureTask执行流程
  - 3、get()方法执行流程
- 三、FutureTask源码具体分析
- - 1、FutureTask源码
  - - 2、将异步方法的返回值改为```Future<Integer>```，将返回值放到```new AsyncResult<>();```中；
  - 3、通过```Future<Integer>.get()```获取返回值：
  - 4、这里也可以通过新线程+Future获取Future返回值
  - 在BUG中磨砺，在优化中成长

大家好，我是哪吒。

一、前情提要

在上一篇文章中，我们通过双异步的方式导入了10万行的Excel，有个小伙伴在评论区问我，如何保证插入后数据的一致性呢？

很简单，通过对比Excel文件行数和入库数量是否相等即可。

那么，如何获取异步线程的返回值呢？

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二、通过Future获取异步返回值

我们可以通过给异步方法添加Future返回值的方式获取结果。

FutureTask 除了实现 Future 接口外，还实现了 Runnable 接口。因此，FutureTask 可以交给 Executor 执行，也可以由调用线程直接执行FutureTask.run(）。

1、FutureTask 是基于 AbstractQueuedSynchronizer实现的

AbstractQueuedSynchronizer简称AQS，它是一个同步框架，它提供通用机制来原子性管理同步状态、阻塞和唤醒线程，以及维护被阻塞线程的队列。
基于 AQS 实现的同步器包括： ReentrantLock、Semaphore、ReentrantReadWriteLock、 CountDownLatch 和 FutureTask。

基于 AQS实现的同步器包含两种操作：

acquire，阻塞调用线程，直到AQS的状态允许这个线程继续执行，在FutureTask中，get()就是这个方法；
release，改变AQS的状态，使state变为非阻塞状态，在FutureTask中，可以通过run()和cancel()实现。

2、FutureTask执行流程

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执行@Async异步方法；
建立新线程async-executor-X，执行Runnable的run()方法，（FutureTask实现RunnableFuture，RunnableFuture实现Runnable）；
判断状态state；
- 如果未新建或者不处于AQS，直接返回；
- 否则进入COMPLETING状态，执行异步线程代码；
如果执行cancel()方法改变AQS的状态时，会唤醒AQS等待队列中的第一个线程线程async-executor-1；
线程async-executor-1被唤醒后
- 将自己从AQS队列中移除；
- 然后唤醒next线程async-executor-2；
- 改变线程async-executor-1的state；
- 等待get()线程取值。
next等待线程被唤醒后，循环线程async-executor-1的步骤
- 被唤醒
- 从AQS队列中移除
- 唤醒next线程
- 改变异步线程状态
新建线程async-executor-N，监听异步方法的state
- 如果处于EXCEPTIONAL以上状态，抛出异常；
- 如果处于COMPLETING状态，加入AQS队列等待；
- 如果处于NORMAL状态，返回结果；

3、get()方法执行流程

get()方法通过判断状态state观测异步线程是否已结束，如果结束直接将结果返回，否则会将等待节点扔进等待队列自旋，阻塞住线程。

自旋直至异步线程执行完毕，获取另一边的线程计算出结果或取消后，将等待队列里的所有节点依次唤醒并移除队列。

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如果state小于等于COMPLETING，表示任务还在执行中；
- 如果线程被中断，从等待队列中移除等待节点WaitNode，抛出中断异常；
- 如果state大于COMPLETING；
  - 如果已有等待节点WaitNode，将线程置空；
  - 返回当前状态；
- 如果任务正在执行，让出时间片；
- 如果还未构造等待节点，则new一个新的等待节点；
- 如果未入队列，CAS尝试入队；
- 如果有超时时间参数；
  - 计算超时时间；
  - 如果超时，则从等待队列中移除等待节点WaitNode，返回当前状态state；
  - 阻塞队列nanos毫秒。
- 否则阻塞队列；
如果state大于COMPLETING；
- 如果执行完毕，返回结果；
- 如果大于等于取消状态，则抛出异常。

很多小朋友对读源码，嗤之以鼻，工作3年、5年，还是没认真读过任何源码，觉得读了也没啥用，或者读了也看不懂~

其实，只要把源码的执行流程通过画图的形式呈现出来，你就会幡然醒悟，原来是这样的~

简而言之：

1. 如果异步线程还没执行完，则进入CAS自旋；
2. 其它线程获取结果或取消后，重新唤醒CAS队列中等待的线程；
3. 再通过get()判断状态state；
4. 直至返回结果或（取消、超时、异常）为止。

三、FutureTask源码具体分析

1、FutureTask源码

通过定义整形状态值，判断state大小，这个思想很有意思，值得学习。

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {/*** Sets this Future to the result of its computation* unless it has been cancelled.*/void run();
}

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {// 最初始的状态是new 新建状态private volatile int state;private static final int NEW          = 0; // 新建状态private static final int COMPLETING   = 1; // 完成中private static final int NORMAL       = 2; // 正常执行完private static final int EXCEPTIONAL  = 3; // 异常private static final int CANCELLED    = 4; // 取消private static final int INTERRUPTING = 5; // 正在中断private static final int INTERRUPTED  = 6; // 已中断public V get() throws InterruptedException, ExecutionException {int s = state;// 任务还在执行中if (s <= COMPLETING)s = awaitDone(false, 0L);return report(s);}private int awaitDone(boolean timed, long nanos)throws InterruptedException {final long deadline = timed ? System.nanoTime() + nanos : 0L;WaitNode q = null;boolean queued = false;for (;;) {// 线程被中断，从等待队列中移除等待节点WaitNode，抛出中断异常if (Thread.interrupted()) {removeWaiter(q);throw new InterruptedException();}int s = state;// 任务已执行完毕或取消if (s > COMPLETING) {// 如果已有等待节点WaitNode，将线程置空if (q != null)q.thread = null;return s;}// 任务正在执行，让出时间片else if (s == COMPLETING) // cannot time out yetThread.yield();// 还未构造等待节点，则new一个新的等待节点else if (q == null)q = new WaitNode();// 未入队列，CAS尝试入队else if (!queued)queued = UNSAFE.compareAndSwapObject(this, waitersOffset,q.next = waiters, q);// 如果有超时时间参数else if (timed) {// 计算超时时间nanos = deadline - System.nanoTime();// 如果超时，则从等待队列中移除等待节点WaitNode，返回当前状态stateif (nanos <= 0L) {removeWaiter(q);return state;}// 阻塞队列nanos毫秒LockSupport.parkNanos(this, nanos);}else// 阻塞队列LockSupport.park(this);}}private V report(int s) throws ExecutionException {// 获取outcome中记录的返回结果Object x = outcome;// 如果执行完毕，返回结果if (s == NORMAL)return (V)x;// 如果大于等于取消状态，则抛出异常if (s >= CANCELLED)throw new CancellationException();throw new ExecutionException((Throwable)x);}
}

2、将异步方法的返回值改为`Future<Integer>`，将返回值放到`new AsyncResult<>();`中；

@Async("async-executor")
public void readXls(String filePath, String filename) {try {// 此代码为简化关键性代码List<Future<Integer>> futureList = new ArrayList<>();for (int time = 0; time < times; time++) {Future<Integer> sumFuture = readExcelDataAsyncFutureService.readXlsCacheAsync();futureList.add(sumFuture);}}catch (Exception e){logger.error("readXlsCacheAsync---插入数据异常：",e);}
}

@Async("async-executor")
public Future<Integer> readXlsCacheAsync() {try {// 此代码为简化关键性代码return new AsyncResult<>(sum);}catch (Exception e){return new AsyncResult<>(0);}
}

3、通过`Future<Integer>.get()`获取返回值：

public static boolean getFutureResult(List<Future<Integer>> futureList, int excelRow) throws Exception{int[] futureSumArr = new int[futureList.size()];for (int i = 0;i<futureList.size();i++) {try {Future<Integer> future = futureList.get(i);while (true) {if (future.isDone() && !future.isCancelled()) {Integer futureSum = future.get();logger.info("获取Future返回值成功"+"----Future:" + future+ ",Result:" + futureSum);futureSumArr[i] += futureSum;break;} else {logger.info("Future正在执行---获取Future返回值中---等待3秒");Thread.sleep(3000);}}} catch (Exception e) {logger.error("获取Future返回值异常: ", e);}}boolean insertFlag = getInsertSum(futureSumArr, excelRow);logger.info("获取所有异步线程Future的返回值成功，Excel插入结果="+insertFlag);return insertFlag;
}

4、这里也可以通过新线程+Future获取Future返回值

不过感觉多此一举了，就当练习Future异步取返回值了~

public static Future<Boolean> getFutureResultThreadFuture(List<Future<Integer>> futureList, int excelRow) throws Exception {ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor();final boolean[] insertFlag = {false};service.execute(new Runnable() {public void run() {try {insertFlag[0] = getFutureResult(futureList, excelRow);} catch (Exception e) {logger.error("新线程+Future获取Future返回值异常: ", e);insertFlag[0] = false;}}});service.shutdown();return new AsyncResult<>(insertFlag[0]);
}