Java实现异步的原因、场景、实现异步的方式

异步，作为性能调优核心方式之一，经常被用于各种高并发场景。

实现异步的原因：

Java 中实现异步的主要原因是为了提高程序的性能和响应速度。如果程序中存在大量的IO操作或者其他需要长时间等待的操作（如网络请求、文件读写等），使用同步方式会导致线程长时间阻塞，降低系统的并发能力和响应速度。而使用异步方式可以将等待时间利用起来，让 CPU 在等待 IO 操作完成时去执行其他任务，从而提高系统的并发性能和响应速度。

Java实现异步的原因主要有以下几点：

1. 提高性能：异步编程可以显著提高程序的性能。在等待某些耗时操作（如I/O操作）完成时，异步编程允许其他代码继续执行，而不是等待这些操作完成。这样可以使程序更高效地利用系统资源。
2. 改善用户体验：异步编程可以用于实现非阻塞操作，例如在用户等待数据下载或页面加载时，异步操作可以继续执行其他任务，从而减少用户等待时间，改善用户体验。
3. 更好的响应性能：由于异步操作不会阻塞线程，因此可以处理更多的用户请求，提高系统的响应性能。

异步和同步的区别

同步：
调用方在调用过程中，持续阻塞，一直到返回结果。
同步获取结果的方式是： 主动等待。
异步：
调用方在调用过程中，不会阻塞， 不直接等待返回结果， 而是执行其他任务。
异步获取结果的方式是 ： 被动通知或者 被动回调。

异步使用的场景

场景1： 超高并发 批量 写 mysql 、批量写 elasticSearch
场景2： 超高并发 批量 IO
场景3： 超高并发 发送短信、发邮件
场景4： 超高并发 发送消息
场景5： 超高吞吐 生产者、 消费者 场景
场景6： 超高吞吐 发布、 订阅 场景
场景7： 分布式的 通知场景
场景8：异步回调场景
场景9：其他的 异步场景， 不知道能列举出多少，总之非常多

在 Java 中，异步编程通常用于以下场景：

1. 网络编程：对于涉及网络通信的应用，如 HTTP 请求、TCP 连接等，由于网络延迟和带宽限制，常常需要异步处理以避免阻塞主线程，提高系统的并发能力和响应速度。
2. IO 操作：包括文件读写、数据库访问等操作，这些操作通常是耗时的，并且会阻塞当前线程。通过异步方式执行 IO 操作，可以充分利用等待时间，提高程序的效率和性能。
3. 并发处理：在需要同时处理多个任务或事件的情况下，使用异步可以更好地利用系统资源，提高处理效率，如并发下载、批量处理等。
4. 定时任务：对于需要定时执行的任务，如定时发送邮件、定时备份数据等，可以使用异步方式执行定时任务，避免阻塞主线程。
5. 事件驱动编程：在事件驱动的架构中，如 GUI 应用、服务器端的事件处理等，异步编程可以很好地处理事件触发和事件响应。
6. 大数据处理：在处理大规模数据时，如数据清洗、分析、计算等，使用异步方式可以提高处理效率和系统的并发能力。
7. 消息队列处理：在使用消息队列进行异步消息处理时，可以实现生产者和消费者的异步通信，提高系统的可伸缩性和吞吐量。
   以上是在 Java 中常见的使用异步编程的场景，通过合理地使用异步编程，可以提高系统的性能、响应速度和并发能力。

实现异步的方式：

在 Java 中实现异步的方式有以下几种：

1. 多线程：使用多线程可以让程序同时执行多个任务，从而提高程序的并发性能。Java 提供了多种方式来实现多线程，如继承 Thread 类或者实现 Runnable 接口，并使用 Thread 类的 start() 方法启动线程。
2. 线程池：使用线程池可以避免频繁创建和销毁线程的开销，从而提高程序的并发能力和性能。Java 提供了 Executor 框架来管理线程池，通过预先创建一定数量的线程，可以让这些线程轮流执行多个任务。
3. Future 和 CompletableFuture：使用 Future 和 CompletableFuture 可以在异步任务执行完成后获取返回结果。Future