Servlet 3.0 的异步请求处理的原理和使用案例

向右看齐 2022-10-25 04:44 108阅读 0赞

> Java Web 的Servlet3.0 中提供的异步请求处理机制的原理，并提供了使用案例！

### 文章目录 ###

*  1 异步处理的概述
 *  2 异步请求处理的使用
 *   *  2.1 开启异步支持
     *  2.2 编写异步的Servlet和Filter

# 1 异步处理的概述 #

Web容器（比如tomcat）默认情况下会为每个请求分配一个请求处理线程（在tomcat7/8中，能够同时处理到达的请求的线程数量默认为200），默认情况下，在响应完成前，该线程资源都不会被释放。**也就是说，处理HTTP请求和执行具体业务代码的线程是同一个线程！**

如果Servlet或Filter中的业务代码处理时间相当长，常见的就是数据库操作，以及其它的跨网络调用等，那么请求处理线程将一直被占用，直到任务结束，这种情况下，随着并发请求数量的增加，将会可能导致处理请求线程全部被占用，此时tomcat会将后来的请求堆积到内部阻塞队列容器中，如果存放请求的阻塞队列也满了，那么后续的进来请求将会遭遇拒绝服务，直到有线程资源可以处理请求为止。

Servlet 3.0开始支持异步处理请求。在接收到请求之后，Servlet线程可以将耗时的操作委派给另一个线程来完成，自己在不生成响应的情况下返回至容器，以便能处理另一个请求。此时当前请求的响应将被延后，在异步处理完成后时再对客户端进行响应（异步线程拥有 ServletRequest 和 ServletResponse 对象的引用）。

开启异步请求处理之后，Servlet 线程不再是一直处于阻塞状态以等待业务逻辑的处理，而是启动异步线程之后可以立即返回。异步处理的特性可以帮助应用节省容器中的线程，特别适合执行时间长而且用户需要得到响应结果的任务，这将大大减少服务器资源的占用，并且提高并发处理速度。如果用户不需要得到结果，那么直接将一个Runnable对象交给内存中的Executor并立即返回响应即可。

**我们还能发现，`实际上这里的异步请求处理对于客户端浏览器来说仍然是同步输出，它并没有提升响应速度，用户是没有感知的`，但是异步请求处理解放了服务器端的请求处理线程的使用，处理请求线程并没有卡在业务代码那里等待，当前的业务逻辑被转移给其他线程去处理了，能够让tomcat同时接受更多的请求，从而提升了并发处理请求的能力！**

**另外，Servlet的异步处理和tomcat的NIO是两个概念，关于tomcat的NIO模式，我们在此前就讲过了：[Java Web(2)—Tomcat的server.xml配置文件详解][Java Web_2_Tomcat_server.xml]。**

# 2 异步请求处理的使用 #

## 2.1 开启异步支持 ##

在Servlet和Filter使用异步处理之前需要开启异步处理的支持！

可以在web.xml中开启：

<servlet>
        <servlet-name>AsyncServlet</servlet-name>
        <servlet-class>com.example.async.AsyncServlet</servlet-class>
        
        <async-supported>true</async-supported>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>AsyncServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/AsyncServlet</url-pattern>
    </servlet-mapping>
    
    <filter>
        <filter-name>AsyncFilter</filter-name>
        <filter-class>com.example.async.AsyncFilter</filter-class>
        
        <async-supported>true</async-supported>
    </filter>
    <filter-mapping>
        <filter-name>AsyncFilter</filter-name>
        <servlet-name>AsyncServlet</servlet-name>
    </filter-mapping>

更方便的是通过注解直接开启：

@WebServlet(urlPatterns = "/AsyncServlet",asyncSupported = true)
    
    @WebFilter(servletNames = "AsyncServlet", asyncSupported = true)

## 2.2 编写异步的Servlet和Filter ##

**编写异步的Serlvet或Filter相对比较简单。如果你有一个任务需要相对比较长时间才能完成，最好创建一个异步的Servlet或者Filter，在异步的Servlet或者Filter类中需要完成以下工作：**

1.  调用request.startAsync()方法，获取一个AsyncContext对象。
    
    1.  该方法前者会直接利用原有的请求与响应对象来创建AsyncContext。可以通过AsyncContext的getRequest()、getResponse()方法取得请求、响应对象。也可以使用具有两个参数的startAsync方法，支持传入自行创建的请求、响应封装对象。
    2.  此次对客户端的响应将暂缓至调用AsyncContext的complete()或dispatch()方法为止，或者异步请求超时。
2.  调用asyncContext.setTimeout()方法，可以设置一个容器必须等待指定任务完成的毫秒数。这个步骤是可选的，但是如果没有设置这个时限，将会采用容器的默认时间。如果任务没能在规定实限内完成，将可能会抛出异常，如果任务完成了但没有提交，那么超时时间到了之后将会尝试通过complete()提交。默认时间为30000 ms，值设置为零或负数表示没有超时。
3.  调用asyncContext.addListener()方法设置异步请求监听器（可选设置），该监听器必须是AsyncListener接口的实现，AsyncListener接口有如下方法，分别监听异步请求的不同事件：
    
    1.  onComplete：异步请求在调用complete()或者dispatch()方法之后进行回调，或者超时之后自动回调。
    2.  onError：异步请求异常时回调。抛出某些异常时可能不会回调，而是会在等待超时之后回调onTimeout和onComplete方法。
    3.  onStartAsync：执行startAsync()时回调，没测出来。
    4.  onTimeout：异步请求超时后回调。任务超时会先回调onTimeout，紧接着会回调onComplete。
4.  调用asyncContext.start()方法，传递一个执行长时间任务的Runnable，这个Runnable就是我们需要执行的业务代码逻辑。
    
    1.  **一定要注意：该方法会通过一个新线程来执行任务，但是实际上仍然调用Connector线程池中的一个线程来执行，也就是说，默认情况下，这里的线程仍然是来自Servlet线程的线程池子。这样一来，我们原本想释放Servlet线程的，但是但实际上并没有，因为这里仍然是另一个Servlet线程来执行任务。**
    2.  **为此，在Web应用中自己单独维护一个全局线程池来执行业务任务会更好，这样才能真正的实现异步请求处理。**
5.  在Runnable内部，任务完成时需要调用asyncContext.complete()方法或者asyncContext.dispatch(String path)方法。前者表示响应完成，后者表示将调派指定的URL进行响应。
    
    1.  dispatch(String path)方法的参数路径和ServletRequest.getRequestDispatcher(String)方法的路径要求一致，并且类似于请求包含！
    2.  多次执行complete()或者dispatch(String path)方法将会抛出异常！
    3.  如果没有执行complete()或者dispatch(String path)方法，那么将会等待直到超时时才会尝试响应！

一个简单的异步Servlet案例如下：

@WebServlet(name = "AsyncServlet", urlPatterns = "/AsyncServlet", 
    asyncSupported = true)
    public class AsyncServlet extends HttpServlet {
        
    
        @Override
        public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        
            //Servlet线程
            System.out.println("Servlet线程: " + Thread.currentThread().getName());
    
            /*
             * 获取asyncContext
             */
            AsyncContext asyncContext = request.startAsync();
    
            /*
             * 设置超时时间毫秒
             */
            //asyncContext.setTimeout(4000);
    
            /*
             * 设置异步监听器，监听器方法可能会通过其他的线程来执行
             */
            asyncContext.addListener(new AsyncListener() {
        
                @Override
                public void onComplete(AsyncEvent event) {
        
                    System.out.println("完成异步请求或者超时时回调: " + Thread.currentThread().getName());
                }
    
                @Override
                public void onTimeout(AsyncEvent event) {
        
                    System.out.println("超时时回调: " + Thread.currentThread().getName());
                }
    
                @Override
                public void onError(AsyncEvent event) {
        
                    System.out.println("异常时回调: " + Thread.currentThread().getName());
                }
    
                @Override
                public void onStartAsync(AsyncEvent event) {
        
                    System.out.println("执行startAsync时回调: " + Thread.currentThread().getName());
                }
            });
            /*
             * 开始异步请求任务
             * 该方法会调用Connector线程池中的一个线程来执行这个线程任务。
             */
            asyncContext.start(() -> {
        
                //执行任务的线程
                System.out.println("执行任务的线程: " + Thread.currentThread().getName());
                //异步执行的任务代码
                //LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(1));
                //执行时间超过了超时时间，将可能会抛出异常
                LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(10));
    
                //抛出异常，可能不会触发onError事件
                //int i = 1 / 0;
    
                PrintWriter out;
                try {
        
                    response.setContentType("text/html");
                    out = response.getWriter();
                    out.println("hello_hello");
                } catch (IOException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
    
                //任务完成时调用
                //表示响应完成
                asyncContext.complete();
    
                //表示将调派指定的URL进行响应
                //asyncContext.dispatch("/index.jsp");
    
                LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(1));
                System.out.println("complete执行完毕");
            });
            /*
             * 也可以使用自己创建的线程或者线程池来执行，在应用中使用一个自己维护的全局线程池会更好
             */
    //        new Thread(() -> {
        
    //            //执行任务的线程
    //            System.out.println("执行任务的线程: " + Thread.currentThread().getName());
    //            //异步执行的任务代码
    //            //LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(1));
    //            //执行时间超过了超时时间，将可能会抛出异常
    //            LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(10));
    //
    //            //抛出异常，可能不会触发onError事件
    //            //int i = 1 / 0;
    //
    //            PrintWriter out;
    //            try {
        
    //                out = response.getWriter();
    //                out.println("hello_hello");
    //            } catch (IOException e) {
        
    //                e.printStackTrace();
    //            }
    //
    //            //任务完成时调用
    //            //表示响应完成
    //            asyncContext.complete();
    //
    //            //表示将调派指定的URL进行响应
    //            //asyncContext.dispatch("/index.jsp");
    //
    //            LockSupport.parkNanos(TimeUnit.SECONDS.toNanos(1));
    //            System.out.println("complete执行完毕");
    //        }).start();
        }
    }

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