使用结构化并发的示例

引言

在现代软件开发中，并发编程是提高应用程序性能和响应能力的关键。JDK 21 引入了结构化并发的概念，使开发者能够更容易地管理线程的生命周期。结构化并发提供了一个更可靠的方式来处理并发代码，使得在块级代码中创建和取消多个协同工作的线程变得更加简单明了。

本章节将通过具体的代码示例来展示如何使用结构化并发。

什么是结构化并发？

结构化并发的核心思想是使并发代码在更易于理解和维护的结构中运行。在传统的并发编程中，开发者通常需要单独管理线程的生命周期，以及它们的状态和数据共享问题。而结构化并发通过提供更高层次的抽象，帮助开发者在代码块的生命周期内管理这些线程，从而减少错误和复杂性。

使用 StructuredTaskScope

在 JDK 21 中，StructuredTaskScope 是实现结构化并发的核心类。它能够让我们在一个作用域内启动多个任务，并能够方便地等待这些任务的完成。

示例代码

以下示例展示了如何使用 StructuredTaskScope 来并行计算多个任务的结果。

import java.util.concurrent.*;
import java.util.List;

public class StructuredConcurrencyExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建结构化任务作用域
        try (var scope = new StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure()) {
            // 提交多个异步任务
            Future<Integer> task1 = scope.fork(() -> {
                // 模拟一些耗时操作
                Thread.sleep(1000);
                return 1;
            });

            Future<Integer> task2 = scope.fork(() -> {
                // 模拟一些耗时操作
                Thread.sleep(2000);
                return 2;
            });

            Future<Integer> task3 = scope.fork(() -> {
                // 模拟一些耗时操作
                Thread.sleep(3000);
                return 3;
            });

            // 等待所有任务完成并收集结果
            scope.join(); // 等待所有任务结束
            scope.throwIfFailed(); // 检查是否有任务失败

            // 汇总结果
            int sum = 0;
            sum += task1.resultNow();
            sum += task2.resultNow();
            sum += task3.resultNow();

            System.out.println("总和: " + sum); // 输出: 总和: 6
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            System.err.println("任务被中断");
        } catch (ExecutionException e) {
            System.err.println("任务执行失败: " + e.getCause());
        }
    }
}

代码分析

1. 创建 StructuredTaskScope 实例: 在 try-with-resources 语句中创建 StructuredTaskScope.ShutdownOnFailure 实例，这样当任何一个任务失败时，会自动关闭整个作用域。

2. 提交任务: 使用 scope.fork() 提交多个任务，这些任务将在不同的线程中并行执行。

3. 等待任务完成: 使用 scope.join() 等待所有任务完成，随后用 scope.throwIfFailed() 检查是否有任务失败。

4. 收集结果: 通过调用 resultNow() 方法收集结果，确保可以在任务完成后轻松获取所有结果。

结论

在 JDK 21 中，结构化并发简化了并发编程的复杂性，通过 StructuredTaskScope 提供了一种高效而可靠的方法来处理并发任务。本示例展示了如何使用这一新特性来启动、管理和协调并发任务。通过这种方式，开发者可以编写更清晰、更易维护的并发代码。

结构化并发为我们提供了一个强大的工具，使我们可以在高并发环境中更加自信地开发应用程序。在未来的项目中，期待更多开发者能够利用 JDK 21 中的这一功能，提升其代码的健壮性与可读性。