Spring的Async注解线程池扩展方案

亦凉 2023-10-10 16:34 13阅读 0赞

- \[Spring的Async注解线程池扩展方案\]

- \[目录\]

- \[1. 扩展目的\]

- \[2. 扩展实现\]

- \[2.1 扩展Async注解的执行拦截器\`AnnotationAsyncExecutionInterceptor\`\]

- \[2.2 扩展Async注解的Spring代理顾问\`AsyncAnnotationAdvisor\`\]

- \[2.3 扩展Async注解的 Spring Bean 后置处理器\`AsyncAnnotationBeanPostProcessor\`\]

- \[2.4 扩展代理异步配置类\`ProxyAsyncConfiguration\`\]

- \[2.5 扩展异步代理配置选择器\`AsyncConfigurationSelector\`\]

- \[2.6 扩展异步启动注解\`@EnableAsync\`\]

- \[3. 额外扩展：给\`@Async\`注解代理指定线程池\]

扩展目的

1. 异步调用，改用Spring提供的\`@Aysnc\`注解实现，代替手写线程池执行。

2. 在实际场景中，可能会遇到需要将主线程的一些个性化参数、变量、数据传递到子线程中使用的需求。

3. \`InheritableThreadLocal\`可以解决子线程继承父线程值的需求，但是它存在一些问题。

1. \`SessionUser.SESSION\_USER\`是中台提供，无法修改。

2. \`InheritableThreadLocal\`在线程池机制应用中并不友好，不及时在子线程中清除的话，会造成线程安全问题。

实现思路有两种：

1. 针对\`ThreadLocal\`进行扩展，并说服中台统一改用扩展后的\`ThreadLocal\`。

2. 针对\`@EnableAsync\`和\`@Async\`注解进行扩展，将手动copy的代码写入到Spring代理类中。

第一种要跟中台打交道，就很烦，能够天平自己独立解决，就自己解决。第二种会是一个不错的选择，扩展实现也并不困难。

2. 扩展实现

2.1 扩展Async注解的执行拦截器\`AnnotationAsyncExecutionInterceptor\`

类全名：\`org.springframework.scheduling.annotation.AnnotationAsyncExecutionInterceptor\`

从调试记录可以分析得出\`AnnotationAsyncExecutionInterceptor\#invoke\`方法，正是创建异步任务并且执行异步任务的核心代码所在，我们要做的就是重写这个方法，将父线程的运行参数手动copy到子线程任务体中。

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2.2 扩展Async注解的Spring代理顾问\`AsyncAnnotationAdvisor\`

我们依靠追踪\`AnnotationAsyncExecutionInterceptor\`的构造方法调用，定位到了它。

全类名：\`org.springframework.scheduling.annotation.AsyncAnnotationAdvisor\`

> 补充说明：代理顾问(\`Advisor\`)、建议(\`Advice\`)以及Spring代理实现原理

> Spring \`@EnableAsync\`默认的代理模式是 JDK 代理，代理机制如下：

> Spring 一个 Bean 会在 \`BeanPostProcessor\#postProcessAfterInitialization()\`这个生命周期环节，遍历所有的\`BeanPostProcessor\`实例，判断Bean是否符合代理条件，如果符合代理条件，就给 Bean 代理对象中追加建议(\`Advice\`)对象，这样就完成了代理。

> 而建议(\`Advice\`)对象是由顾问(\`Advisor\`)对象创建和提供。

> 上一小节提到的异步执行拦截器\`AnnotationAsyncExecutionInterceptor\`就是实现了\`Advice\`接口的类。

在\`@Async\`注解的代理过程中，异步执行拦截器\`AnnotationAsyncExecutionInterceptor\`就是通过\`AsyncAnnotationAdvisor\#buildAdvice\`方法创建的。

所以，当我们想要将扩展的新的异步执行拦截器\`LibraAnnotationAsyncExecutionInterceptor\`用起来，则需要相应的，还要把\`AsyncAnnotationAdvisor\#buildAdvice\`方法重写。

2.3 扩展Async注解的 Spring Bean 后置处理器\`AsyncAnnotationBeanPostProcessor\`

我们依靠追踪\`AsyncAnnotationAdvisor\`的构造方法调用，定位到了它。

类全名：\`org.springframework.scheduling.annotation.AsyncAnnotationBeanPostProcessor\`

这个没什么好说的，Spring Bean 的生命周期其中一环。是 Spring Bean 实现代理的起点。

开发人员可以自定义一个\`BeanPostProcessor\`类，把它注册到 Bean 容器中，它就会自动生效，并将后续的每一个 Bean 实例进行条件判断以及进行代理。

我们要重写的方法是：\`AsyncAnnotationBeanPostProcessor\#setBeanFactory\`。这个方法构造了异步代理顾问\`AsyncAnnotationAdvisor\`对象。

2.4 扩展代理异步配置类\`ProxyAsyncConfiguration\`

\`AsyncAnnotationBeanPostProcessor\`不是一般的 Spring Bean。它有几个限制，导致它不能直接通过\`@Component\`或者\`@Configuration\`来创建实例。

\`AsyncAnnotationBeanPostProcessor\`仅仅是实现了基于 JDK 代理，如果开发决定另外一种(基于ASPECTJ编织)，那么它就应该受到某种条件判断来进行 Bean 实例化。

2. \`AsyncAnnotationBeanPostProcessor\`还需要配置指定的线程池、排序等等属性，所以无法直接使用\`@Component\`注解注册为 Bean。

我们阅读一下\`@EnableAsync\`注解源码：

@Target(ElementType.TYPE)@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Documented@Import(AsyncConfigurationSelector.class)public@interfaceEnableAsync{Class<?extendsAnnotation>annotation()defaultAnnotation.class;booleanproxyTargetClass()defaultfalse;AdviceModemode()defaultAdviceMode.PROXY;intorder()defaultOrdered.LOWEST_PRECEDENCE;}
    ```

进一步阅读\`AsyncConfigurationSelector\`的源码：

publicclassAsyncConfigurationSelectorextendsAdviceModeImportSelector<EnableAsync>{privatestaticfinalString ASYNC_EXECUTION_ASPECT_CONFIGURATION_CLASS_NAME ="org.springframework.scheduling.aspectj.AspectJAsyncConfiguration";/**
       * 分别为EnableAsync.mode()的PROXY和ASPECTJ值返回{@linkProxyAsyncConfiguration}或{@codeAspectJAsyncConfiguration} 。
         */@Override@NullablepublicString[]selectImports(AdviceMode adviceMode){switch(adviceMode){case PROXY:returnnewString[]{ProxyAsyncConfiguration.class.getName()};case ASPECTJ:returnnewString[]{ASYNC_EXECUTION_ASPECT_CONFIGURATION_CLASS_NAME};default:returnnull;}}}
    ```

谜底揭晓，\`ProxyAsyncConfiguration\`原来是在这里开始注册到 Spring 容器中的。

Spring Boot 启动后，会根据\`@EnableAsync\`注解的\`mode()\`方法的具体值，来决定整个Spring的 Bean 代理机制。

既然 Spring 代理机制只会有一种，所以，也就只会在两种机制的配置类中选择其中一个来进行实例化。

而默认\`EnableAsync$mode()\`默认值是\`AdviceMode.PROXY\`，所以默认采用 JDK 代理机制。

2.5 扩展异步代理配置选择器\`AsyncConfigurationSelector\`

类全名：\`org.springframework.scheduling.annotation.AsyncConfigurationSelector\`

2.6 扩展异步启动注解\`@EnableAsync\`

类全名：\`org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync\`

3. 额外扩展：给\`@Async\`注解代理指定线程池

\`@Async\`会自动根据类型\`TaskExecutor.class\`从 Spring Bean 容器中找一个已经实例化的异步任务执行器(线程池)。如果找不到，则另寻他路，尝试从 Spring Bean 容器中查找名称为\`taskExecutor\`的\`Executor.class\`实例。最后都还是未找到呢，就默认自动\`new\`一个\`SimpleAsyncTaskExecutor\`来用。

> 补充说明：\`TaskExecutor.class\`是Spring定义的，而\`Executor.class\`JDK定义的。

场景：其他小伙伴、或者旧代码已经实现过了一个线程池，但是这个线程池，是个\`Executor.class\`类型，且 Bean 实例名称不是\`taskExecutor\`(假设是\`libraThreadPool\`)，正常情况下\`@Async\`根本无法找到它。

需求：通过配置，将\`@Async\`的默认线程池，指定为名为\`libraThreadPool\`的\`Executor.class\`类型线程池。

我们只需要注册一个实现\`AsyncConfigurer\`接口的配置类

\`org.springframework.scheduling.annotation.AbstractAsyncConfiguration\#setConfigurers\`：

/**
         * Collect any {@linkAsyncConfigurer} beans through autowiring.
         */@Autowired(required =false)voidsetConfigurers(Collection<AsyncConfigurer> configurers){if(CollectionUtils.isEmpty(configurers)){return;}if(configurers.size()>1){thrownewIllegalStateException("Only one AsyncConfigurer may exist");}AsyncConfigurer configurer = configurers.iterator().next();this.executor = configurer::getAsyncExecutor;this.exceptionHandler = configurer::getAsyncUncaughtExceptionHandler;}
    ```

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