SpringBoot：异步开发之异步调用（2）

系统管理员 2021-06-10 20:39 364阅读 0赞

## 前言 ##

> 上一章节，我们知道了如何进行异步请求的处理。除了异步请求，一般上我们用的比较多的应该是异步调用。通常在开发过程中，会遇到一个方法是和实际业务无关的，没有紧密性的。比如记录日志信息等业务。这个时候正常就是启一个新线程去做一些业务处理，让主线程异步的执行其他业务。所以，本章节重点说下在`SpringBoot`中如何进行异步调用及其相关知识和注意点。

## 一点知识 ##

### 何为异步调用 ###

说`异步调用`前，我们说说它对应的`同步调用`。通常开发过程中，一般上我们都是`同步调用`，即：程序按定义的顺序依次执行的过程，每一行代码执行过程必须等待上一行代码执行完毕后才执行。而`异步调用`指：程序在执行时，无需等待执行的返回值可继续执行后面的代码。显而易见，同步有依赖相关性，而异步没有，所以异步可`并发`执行，可提高执行效率，在相同的时间做更多的事情。

**题外话：**处理`异步`、`同步`外，还有一个叫`回调`。其主要是解决异步方法执行结果的处理方法，比如在希望异步调用结束时返回执行结果，这个时候就可以考虑使用回调机制。

## Async异步调用 ##

> 在`SpringBoot`中使用异步调用是很简单的，只需要使用`@Async`注解即可实现方法的异步调用。

注意：需要在启动类加入`@EnableAsync`使异步调用`@Async`注解生效。

@SpringBootApplication
    @EnableAsync
    @Slf4j
    public class Chapter21Application {
    
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(Chapter21Application.class, args);
            log.info("Chapter21启动!");
        }
    }

### @Async异步调用 ###

使用`@Async`很简单，只需要在需要异步执行的方法上加入此注解即可。这里创建一个控制层和一个服务层，进行简单示例下。

`SyncService.java`

@Component
    public class SyncService {
        
        @Async
        public void asyncEvent() throws InterruptedException {
            //休眠1s
            Thread.sleep(1000);
            //log.info("异步方法输出：{}!", System.currentTimeMillis());
        }
        
        public void syncEvent() throws InterruptedException {
            Thread.sleep(1000);
            //log.info("同步方法输出：{}!", System.currentTimeMillis());
        }
    
    }

控制层：`AsyncController.java`

@RestController
    @Slf4j
    public class AsyncController {
        
        @Autowired
        SyncService syncService;
        
        @GetMapping("/async")
        public String doAsync() throws InterruptedException {
            long start = System.currentTimeMillis();
            log.info("方法执行开始：{}", start);
            //调用同步方法
            syncService.syncEvent();
            long syncTime = System.currentTimeMillis();
            log.info("同步方法用时：{}", syncTime - start);
            //调用异步方法
            syncService.asyncEvent();
            long asyncTime = System.currentTimeMillis();
            log.info("异步方法用时：{}", asyncTime - syncTime);
            log.info("方法执行完成：{}!",asyncTime);
            return "async!!!";
        }
    }

应用启动后，可以看见控制台输出:

2018-08-16 22:21:35.949  INFO 17152 --- [nio-8080-exec-5] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法执行开始：1534429295949
    2018-08-16 22:21:36.950  INFO 17152 --- [nio-8080-exec-5] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 同步方法用时：1001
    2018-08-16 22:21:36.950  INFO 17152 --- [nio-8080-exec-5] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 异步方法用时：0
    2018-08-16 22:21:36.950  INFO 17152 --- [nio-8080-exec-5] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法执行完成：1534429296950!
    2018-08-16 22:21:37.950  INFO 17152 --- [cTaskExecutor-3] c.l.l.s.chapter21.service.SyncService    : 异步方法内部线程名称：SimpleAsyncTaskExecutor-3!

可以看出，调用异步方法时，是立即返回的，基本没有耗时。

**这里有几点需要注意下：**

1.  在默认情况下，未设置`TaskExecutor`时，默认是使用`SimpleAsyncTaskExecutor`这个线程池，但此线程不是真正意义上的线程池，因为线程不重用，每次调用都会创建一个新的线程。可通过控制台日志输出可以看出，每次输出线程名都是递增的。
2.  调用的异步方法，不能为`同一个类`的方法，简单来说，因为`Spring`在启动扫描时会为其创建一个代理类，而同类调用时，还是调用本身的代理类的，所以和平常调用是一样的。其他的注解如`@Cache`等也是一样的道理，说白了，就是`Spring`的代理机制造成的。

### 自定义线程池 ###

> 前面有提到，在默认情况下，系统使用的是默认的`SimpleAsyncTaskExecutor`进行线程创建。所以一般上我们会自定义线程池来进行线程的复用。

创建一个自定义的`ThreadPoolTaskExecutor`线程池：  
`Config.java`

@Configuration
    public class Config {
    
        /**
         * 配置线程池
         * @return
         */
        @Bean(name = "asyncPoolTaskExecutor")
        public ThreadPoolTaskExecutor getAsyncThreadPoolTaskExecutor() {
            ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
            taskExecutor.setCorePoolSize(20);
            taskExecutor.setMaxPoolSize(200);
            taskExecutor.setQueueCapacity(25);
            taskExecutor.setKeepAliveSeconds(200);
            taskExecutor.setThreadNamePrefix("oKong-");
            // 线程池对拒绝任务（无线程可用）的处理策略，目前只支持AbortPolicy、CallerRunsPolicy；默认为后者
            taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
            taskExecutor.initialize();
            return taskExecutor;
        }
    }

此时，使用的是就只需要在`@Async`加入线程池名称即可：

@Async("asyncPoolTaskExecutor")
        public void asyncEvent() throws InterruptedException {
            //休眠1s
            Thread.sleep(1000);
            log.info("异步方法内部线程名称：{}!", Thread.currentThread().getName());
        }

再次启动应用，就可以看见已经是使用自定义的线程了。

2018-08-16 22:32:02.676  INFO 4516 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法执行开始：1534429922676
    2018-08-16 22:32:03.681  INFO 4516 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 同步方法用时：1005
    2018-08-16 22:32:03.693  INFO 4516 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 异步方法用时：12
    2018-08-16 22:32:03.693  INFO 4516 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法执行完成：1534429923693!
    2018-08-16 22:32:04.694  INFO 4516 --- [        oKong-1] c.l.l.s.chapter21.service.SyncService    : 异步方法内部线程名称：oKong-1!

这里简单说明下，关于`ThreadPoolTaskExecutor`参数说明：

1.  **corePoolSize**：线程池维护线程的最少数量
2.  **keepAliveSeconds**：允许的空闲时间,当超过了核心线程出之外的线程在空闲时间到达之后会被销毁
3.  **maxPoolSize**：线程池维护线程的最大数量,只有在缓冲队列满了之后才会申请超过核心线程数的线程
4.  **queueCapacity**：缓存队列
5.  **rejectedExecutionHandler**：线程池对拒绝任务（无线程可用）的处理策略。这里采用了`CallerRunsPolicy`策略，当线程池没有处理能力的时候，该策略会直接在 execute 方法的调用线程中运行被拒绝的任务；如果执行程序已关闭，则会丢弃该任务。还有一个是`AbortPolicy`策略：处理程序遭到拒绝将抛出运行时`RejectedExecutionException`。

而在一些场景下，若需要在关闭线程池时等待当前调度任务完成后才开始关闭，可以通过简单的配置，进行`优雅的停机`策略配置。关键就是通过`setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true)`和`setAwaitTerminationSeconds`方法。

*  setWaitForTasksToCompleteOnShutdown:表明等待所有线程执行完，默认为`false`。
 *  setAwaitTerminationSeconds:等待的时间，因为不能无限的等待下去。

所以，线程池完整配置为：

@Bean(name = "asyncPoolTaskExecutor")
        public ThreadPoolTaskExecutor getAsyncThreadPoolTaskExecutor() {
            ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
            taskExecutor.setCorePoolSize(20);
            taskExecutor.setMaxPoolSize(200);
            taskExecutor.setQueueCapacity(25);
            taskExecutor.setKeepAliveSeconds(200);
            taskExecutor.setThreadNamePrefix("oKong-");
            // 线程池对拒绝任务（无线程可用）的处理策略，目前只支持AbortPolicy、CallerRunsPolicy；默认为后者
            taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
            //调度器shutdown被调用时等待当前被调度的任务完成
            taskExecutor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
            //等待时长
            taskExecutor.setAwaitTerminationSeconds(60);
            taskExecutor.initialize();
            return taskExecutor;
        }

### 异步回调及超时处理 ###

> 对于一些业务场景下，需要异步回调的返回值时，就需要使用异步回调来完成了。主要就是通过`Future`进行异步回调。

异步回调

修改下异步方法的返回类型，加入`Future`。

@Async("asyncPoolTaskExecutor")
        public Future<String> asyncEvent() throws InterruptedException {
            //休眠1s
            Thread.sleep(1000);
            log.info("异步方法内部线程名称：{}!", Thread.currentThread().getName());
            return new AsyncResult<>("异步方法返回值");
        }

其中`AsyncResult`是`Spring`提供的一个`Future`接口的子类。

然后通过`isDone`方法，判断是否已经执行完毕。

@GetMapping("/async")
        public String doAsync() throws InterruptedException {
            long start = System.currentTimeMillis();
            log.info("方法执行开始：{}", start);
            //调用同步方法
            syncService.syncEvent();
            long syncTime = System.currentTimeMillis();
            log.info("同步方法用时：{}", syncTime - start);
            //调用异步方法
            Future<String> doFutrue = syncService.asyncEvent();
            while(true) {
                //判断异步任务是否完成
                if(doFutrue.isDone()) {
                    break;
                }
                Thread.sleep(100);
            }
            long asyncTime = System.currentTimeMillis();
            log.info("异步方法用时：{}", asyncTime - syncTime);
            log.info("方法执行完成：{}!",asyncTime);
            return "async!!!";
        }

此时，控制台输出：

2018-08-16 23:10:57.021  INFO 9072 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法执行开始：1534431237020
    2018-08-16 23:10:58.025  INFO 9072 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 同步方法用时：1005
    2018-08-16 23:10:59.037  INFO 9072 --- [        oKong-1] c.l.l.s.chapter21.service.SyncService    : 异步方法内部线程名称：oKong-1!
    2018-08-16 23:10:59.040  INFO 9072 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 异步方法用时：1015
    2018-08-16 23:10:59.040  INFO 9072 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法执行完成：1534431239040!

所以，当某个业务功能可以同时拆开一起执行时，可利用异步回调机制，可有效的减少程序执行时间，提高效率。

超时处理

> 对于一些需要异步回调的函数，不能无期限的等待下去，所以一般上需要设置超时时间，超时后可将线程释放，而不至于一直堵塞而占用资源。

对于`Future`配置超时，很简单，通过`get`方法即可，具体如下：

//get方法会一直堵塞，直到等待执行完成才返回
    //get(long timeout, TimeUnit unit) 在设置时间类未返回结果，会直接排除异常TimeoutException，messages为null
    String result = doFutrue.get(60, TimeUnit.SECONDS);//60s

超时后，会抛出异常`TimeoutException`类，此时可进行统一异常捕获即可。

![超时异常][246baf3a127374c59804301f7c34470a.png]

## 参考资料 ##

1.  [https://docs.spring.io/spring/docs/4.3.18.RELEASE/spring-framework-reference/htmlsingle/\#scheduling-annotation-support][https_docs.spring.io_spring_docs_4.3.18.RELEASE_spring-framework-reference_htmlsingle_scheduling-annotation-support]
2.  [https://www.cnblogs.com/cz123/p/7693064.html][https_www.cnblogs.com_cz123_p_7693064.html]

## 总结 ##

> 本章节主要是讲解了`异步请求`的使用及相关配置，如超时，异常等处理。在剥离一些和业务无关的操作时，就可以考虑使用`异步调用`进行其他无关业务操作，以此提供业务的处理效率。或者一些业务场景下可拆分出多个方法进行同步执行又互不影响时，也可以考虑使用`异步调用`方式提供执行效率。既然已经讲解了异步相关知识，下一章节就来介绍下`定时任务`的使用。

## 最后 ##

> 目前互联网上很多大佬都有`SpringBoot`系列教程，如有雷同，请多多包涵了。本文是作者在电脑前一字一句敲的，每一步都是自己实践的。若文中有所错误之处，还望提出，谢谢。

[246baf3a127374c59804301f7c34470a.png]: /images/20210527/13f192a4d3ff4579905c78e6a52317f0.png
[https_docs.spring.io_spring_docs_4.3.18.RELEASE_spring-framework-reference_htmlsingle_scheduling-annotation-support]: https://docs.spring.io/spring/docs/4.3.18.RELEASE/spring-framework-reference/htmlsingle/#scheduling-annotation-support
[https_www.cnblogs.com_cz123_p_7693064.html]: https://www.cnblogs.com/cz123/p/7693064.html