Java 中的基于事件的异步模式：掌握非阻塞系统设计
也称为
- 异步事件处理
基于事件的异步设计模式的意图
基于事件的异步模式允许系统处理可能需要一些时间才能完成的任务，而不会阻塞程序的执行。它通过释放原本会阻塞等待任务完成的线程，从而实现更好的资源利用率。
基于事件的异步模式的详细说明，并附带现实世界示例
现实世界示例
基于事件的异步设计模式的现实世界类比是餐厅的运营方式。当顾客点餐时，服务员记录订单并将其传递给厨房。服务员不会在厨房等待食物准备完毕，而是继续为其他餐桌服务。当厨房完成订单后，他们会向服务员发出信号（事件），服务员然后将食物送到顾客手中。这使服务员能够有效地处理多个任务，而无需闲置等待，这与异步编程如何并行处理任务类似，从而提高了整体效率和响应能力。
通俗易懂的说法
基于事件的异步设计模式允许任务在后台执行，并在完成后通过事件通知主程序，从而在不阻塞正在进行的操作的情况下提高系统效率和响应能力。
Java 中基于事件的异步模式的编程示例
基于事件的异步设计模式允许任务在后台执行，并在完成后通过事件通知主程序，从而在不阻塞正在进行的操作的情况下提高系统效率和响应能力。
在提供的代码中，我们有几个关键类实现了这种模式
App：运行应用程序的主要类。它与EventManager交互以创建、启动、停止和检查事件的状态。EventManager：管理事件的生命周期，包括创建、启动、停止和检查事件的状态。它维护一个事件 ID 到Event对象的映射。Event：一个抽象类，表示一个事件。它有两个具体的子类：AsyncEvent和SyncEvent。AsyncEvent和SyncEvent：分别代表异步和同步事件。- 自定义异常：当某些条件不满足时，由
EventManager抛出。
以下是如何交互这些类的简化代码示例
// Create an EventManager
EventManager eventManager = new EventManager();
// Create an asynchronous event that runs for 60 seconds
int asyncEventId = eventManager.createAsync(Duration.ofSeconds(60));
// Start the asynchronous event
eventManager.start(asyncEventId);
// Check the status of the asynchronous event
eventManager.status(asyncEventId);
// Stop the asynchronous event
eventManager.cancel(asyncEventId);在这个例子中，App 类创建了一个 EventManager，然后使用它来创建、启动、检查状态并停止一个异步事件。EventManager 创建一个 AsyncEvent 对象，在单独的线程中启动它，检查它的状态，并在请求时停止它。
EventManager 类是基于事件的异步模式实现的核心。它管理事件的生命周期，包括创建、启动、停止和检查事件的状态。它维护一个事件 ID 到 Event 对象的映射。以下是如何创建异步事件的代码片段
public int createAsync(Duration runtime) throws MaxNumOfEventsAllowedException, LongRunningEventException {
int id = counter.incrementAndGet();
events.put(id, new AsyncEvent(id, runtime));
return id;
}Event 类是一个抽象类，表示一个事件。它有两个具体的子类：AsyncEvent 和 SyncEvent。一个 Event 有一个 ID、一个运行时间（它应该运行多长时间）和一个状态（它正在运行、已完成或准备开始）。它还具有启动和停止事件的方法。以下是如何启动 AsyncEvent 的代码片段
@Override
public void start() {
Thread thread = new Thread(() -> {
try {
handleRunStart();
Thread.sleep(getRuntime().toMillis());
handleRunComplete();
} catch (InterruptedException e) {
handleRunFailure(e.getMessage());
}
});
thread.start();
}在这个代码片段中，当启动 AsyncEvent 时，它将在单独的线程中运行，而不会阻塞主线程。
同步事件的创建和管理方式与异步事件类似。以下是如何创建和管理同步事件的代码片段
// Create an EventManager
EventManager eventManager = new EventManager();
// Create a synchronous event that runs for 60 seconds
int syncEventId = eventManager.create(Duration.ofSeconds(60));
// Start the synchronous event
eventManager.start(syncEventId);
// Check the status of the synchronous event
eventManager.status(syncEventId);
// Stop the synchronous event
eventManager.cancel(syncEventId);在 EventManager 类中，使用 create 方法创建同步事件
public int create(Duration runtime) throws MaxNumOfEventsAllowedException, LongRunningEventException {
int id = counter.incrementAndGet();
events.put(id, new SyncEvent(id, runtime));
return id;
}SyncEvent 类是 Event 的子类，表示同步事件。当启动 SyncEvent 时，它将在主线程上运行并阻塞它，直到事件完成。以下是如何启动 SyncEvent 的代码片段
@Override
public void start() {
try {
handleRunStart();
Thread.sleep(getRuntime().toMillis());
handleRunComplete();
} catch (InterruptedException e) {
handleRunFailure(e.getMessage());
}
}在这个代码片段中，当启动 SyncEvent 时，它将在主线程上运行，并阻塞它，直到事件完成。这与 AsyncEvent 形成对比，后者在单独的线程中运行，而不会阻塞主线程。
这些是此代码中基于事件的异步设计模式的关键部分。这种模式允许任务在后台执行，并在完成后通过事件通知主程序，从而在不阻塞正在进行的操作的情况下提高系统效率和响应能力。
何时在 Java 中使用基于事件的异步模式
- 当多个任务可以并行且独立地处理时。
- 需要响应能力的系统，并且无法承受线程阻塞等待操作完成。
- 在用户界面响应能力至关重要的 GUI 应用程序中。
- 涉及长时间网络操作的分布式系统。
Java 中基于事件的异步模式的现实世界应用
- Java 中的 GUI 库（例如，JavaFX、带有 SwingWorker 的 Swing）。
- 用于处理异步消息传递的 Java 消息服务 (JMS)。
- Java 的 CompletableFuture 和各种事件驱动框架。
基于事件的异步模式的优缺点
优点
- 提高应用程序的可扩展性和响应能力。
- 减少浪费在仅仅等待 I/O 操作的线程上的资源。
- 通过隔离进程执行来提高容错能力。
权衡
- 增加了错误处理的复杂性，因为错误可能发生在不同的线程或不同的时间。
- 由于异步代码执行的非线性性质，可能导致代码难以理解和调试。