作者 | 塵定
來源 | 阿裡技術公衆号
一 從一個同步的Http調用說起
一個很簡單的業務邏輯，其他後端服務提供了一個接口，我們需要通過接口調用，擷取到響應的資料。
逆地理接口：通過經緯度擷取這個經緯度所在的省市區縣以及響應的code：
curl-i"http://xxx?latitude=31.08966221524924&channel=amap7a&near=false&longitude=105.13990312814713" {"adcode":"510722"} 服務端執行，最簡單的同步調用方式：
服務端響應之前，IO會阻塞在：java.net.SocketInputStream#socketRead0 的native方法上：
通過jstack日志，可以發現，此時這個Thread會一直在runable的狀态：
"main"#1 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007fed0c810000 nid=0x1003 runnable [0x000070000ce14000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
at java.net.SocketInputStream.socketRead(SocketInputStream.java:116)
at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:171)
at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:141)
at org.apache.http.impl.conn.LoggingInputStream.read(LoggingInputStream.java:84)
at org.apache.http.impl.io.SessionInputBufferImpl.streamRead(SessionInputBufferImpl.java:137)
at org.apache.http.impl.io.SessionInputBufferImpl.fillBuffer(SessionInputBufferImpl.java:153)
at org.apache.http.impl.io.SessionInputBufferImpl.readLine(SessionInputBufferImpl.java:282)
at org.apache.http.impl.conn.DefaultHttpResponseParser.parseHead(DefaultHttpResponseParser.java:138)
at org.apache.http.impl.conn.DefaultHttpResponseParser.parseHead(DefaultHttpResponseParser.java:56)
at org.apache.http.impl.io.AbstractMessageParser.parse(AbstractMessageParser.java:259)
at org.apache.http.impl.DefaultBHttpClientConnection.receiveResponseHeader(DefaultBHttpClientConnection.java:163)
at org.apache.http.impl.conn.CPoolProxy.receiveResponseHeader(CPoolProxy.java:165)
at org.apache.http.protocol.HttpRequestExecutor.doReceiveResponse(HttpRequestExecutor.java:273)
at org.apache.http.protocol.HttpRequestExecutor.execute(HttpRequestExecutor.java:125)
at org.apache.http.impl.execchain.MainClientExec.execute(MainClientExec.java:272)
at org.apache.http.impl.execchain.ProtocolExec.execute(ProtocolExec.java:185)
at org.apache.http.impl.execchain.RetryExec.execute(RetryExec.java:89)
at org.apache.http.impl.execchain.RedirectExec.execute(RedirectExec.java:110)
at org.apache.http.impl.client.InternalHttpClient.doExecute(InternalHttpClient.java:185)
at org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient.execute(CloseableHttpClient.java:83)
at org.apache.http.impl.client.CloseableHttpClient.execute(CloseableHttpClient.java:108)
at com.amap.aos.async.AsyncIO.blockingIO(AsyncIO.java:207)
....... 線程模型示例：
同步最大的問題是在IO等待的過程中，線程資源沒有得到充分的利用，對于大量IO場景的業務吞吐量會有一定限制。
二 JDK NIO & Future
在JDK 1.5 中，JUC提供了Future抽象：
當然并不是所有的Future都是這樣實作的，如 io.netty.util.concurrent.AbstractFuture 就是通過線程輪詢去。
這樣做的好處是，主線程可以不用等待IO響應，可以去做點其他的，比如說再發送一個IO請求，可以等到一起傳回：
"main"#1 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007fd7a500b000 nid=0xe03 waiting on condition [0x000070000a95d000] java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
- parking to wait for <0x000000076ee2d768> (a java.util.concurrent.CountDownLatch$Sync)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.parkAndCheckInterrupt(AbstractQueuedSynchronizer.java:836)
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireSharedInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:997)
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.acquireSharedInterruptibly(AbstractQueuedSynchronizer.java:1304)
at java.util.concurrent.CountDownLatch.await(CountDownLatch.java:231)
at org.asynchttpclient.netty.NettyResponseFuture.get(NettyResponseFuture.java:162)
at com.amap.aos.async.AsyncIO.futureBlockingGet(AsyncIO.java:201)
.....
"AsyncHttpClient-2-1"#11 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007fd7a7247800 nid=0x340b runnable [0x000070000ba94000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at sun.nio.ch.KQueueArrayWrapper.kevent0(Native Method)
at sun.nio.ch.KQueueArrayWrapper.poll(KQueueArrayWrapper.java:198)
at sun.nio.ch.KQueueSelectorImpl.doSelect(KQueueSelectorImpl.java:117)
at sun.nio.ch.SelectorImpl.lockAndDoSelect(SelectorImpl.java:86)
- locked <0x000000076eb00ef0> (a io.netty.channel.nio.SelectedSelectionKeySet)
- locked <0x000000076eb00f10> (a java.util.Collections$UnmodifiableSet)
- locked <0x000000076eb00ea0> (a sun.nio.ch.KQueueSelectorImpl)
at sun.nio.ch.SelectorImpl.select(SelectorImpl.java:97)
at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.select(NioEventLoop.java:693)
at io.netty.channel.nio.NioEventLoop.run(NioEventLoop.java:353)
at io.netty.util.concurrent.SingleThreadEventExecutor$2.run(SingleThreadEventExecutor.java:140)
at io.netty.util.concurrent.DefaultThreadFactory$DefaultRunnableDecorator.run(DefaultThreadFactory.java:144)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) 主線程在等待結果傳回過程中依然需要等待，沒有根本解決此問題。
三 使用Callback回調方式
第二節中，依然需要主線程等待，擷取結果，那麼可不可以在主線程完成發送請求後，再也不用關心這個邏輯，去執行其他的邏輯？那就可以使用Callback機制。
如此一來，主線程再也不需要關心發起IO後的業務邏輯，發送完請求後，就可以徹底去幹其他事情，或者回到線程池中再供排程。如果是HttpServer，那麼需要結合Servlet 3.1的異步Servlet。
異步Servelt參考資料 https://www.cnblogs.com/davenkin/p/async-servlet.html
使用Callback方式，從線程模型中看，發現線程資源已經得到了比較充分的利用，整個過程中已經沒有線程阻塞。
四 Callback hell
回調地獄，當Callback的線程還需要執行下一個IO調用的時候，這個時候進入回調地獄模式。
典型的應用場景如，通過經緯度擷取行政區域adcode（逆地理接口），然後再根據獲得的adcode，擷取當地的天氣資訊（天氣接口）。
在同步的程式設計模型中，幾乎不會涉及到此類問題。
Callback方式的核心缺陷
五 JDK 1.8 CompletableFuture
那麼有沒有辦法解決Callback Hell的問題？當然有，JDK 1.8中提供了CompletableFuture，先看看它是怎麼解決這個問題的。
将逆地理的Callback邏輯，封裝成一個獨立的CompletableFuture，當異步線程回調時，調用 future.complete(T) ，将結果封裝。
将天氣執行的Call邏輯，也封裝成為一個獨立的CompletableFuture ，完成之後，邏輯同上。
compose銜接，whenComplete輸出：
每一個IO操作，均可以封裝為獨立的CompletableFuture，進而避免回調地獄。
CompletableFuture，隻有兩個屬性：
- result：Future的執行結果 (Either the result or boxed AltResult)。
- stack：操作棧，用于定義這個Future接下來操作的行為 (Top of Treiber stack of dependent actions)。
weatherFuture這個方法是如何被調用的呢？
通過堆棧可以發現，是在 reverseCodeFuture.complete(result) 的時候，并且也将獲得的adcode作為參數執行接下來的邏輯。
這樣一來，就完美解決回調地獄問題，在主的邏輯中，看起來像是在同步的進行編碼。
六 Vert.x Future
Info-Service中，大量使用的 Vert.x Future 也是類似的解決的方案，不過設計上使用Handler的概念。
核心執行的邏輯差不多：
這當然不是Vertx的全部，當然這是題外話了。
七 Reactive Streams
異步程式設計對吞吐量以及資源有好處，但是有沒有統一的抽象去解決此類問題内，答案是 Reactive Streams。
核心抽象：Publisher Subscriber Processor Subscription ，整個包裡面，隻有這四個接口，沒有實作類。
在JDK 9裡面，已經被作為一種規範封裝到 java.util.concurrent.Flow ：
參考資料 https://www.baeldung.com/java-9-reactive-streams http://ypk1226.com/2019/07/01/reactive/reactive-streams/ https://www.reactivemanifesto.org/ https://projectreactor.io/learn
一個簡單的例子：
八 Reactor & Spring 5 & Spring WebFlux
Flux & Mono
https://projectreactor.io/docs/core/3.1.0.M3/reference/index.html https://speakerdeck.com/simonbasle/projectreactor-dot-io-reactor3-intro