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SpringBoot | 第二十一章：異步開發(fā)之異步調(diào)用

2018-09-17 來源：importnew

原文出處： oKong

前言

上一章節(jié)，我們知道了如何進行異步請求的處理。除了異步請求，一般上我們用的比較多的應(yīng)該是異步調(diào)用。通常在開發(fā)過程中，會遇到一個方法是和實際業(yè)務(wù)無關(guān)的，沒有緊密性的。比如記錄日志信息等業(yè)務(wù)。這個時候正常就是啟一個新線程去做一些業(yè)務(wù)處理，讓主線程異步的執(zhí)行其他業(yè)務(wù)。所以，本章節(jié)重點說下在SpringBoot中如何進行異步調(diào)用及其相關(guān)知識和注意點。

一點知識

何為異步調(diào)用

說異步調(diào)用前，我們說說它對應(yīng)的同步調(diào)用。通常開發(fā)過程中，一般上我們都是同步調(diào)用，即：程序按定義的順序依次執(zhí)行的過程，每一行代碼執(zhí)行過程必須等待上一行代碼執(zhí)行完畢后才執(zhí)行。而異步調(diào)用指：程序在執(zhí)行時，無需等待執(zhí)行的返回值可繼續(xù)執(zhí)行后面的代碼。顯而易見，同步有依賴相關(guān)性，而異步?jīng)]有，所以異步可并發(fā)執(zhí)行，可提高執(zhí)行效率，在相同的時間做更多的事情。

題外話：處理異步、同步外，還有一個叫回調(diào)。其主要是解決異步方法執(zhí)行結(jié)果的處理方法，比如在希望異步調(diào)用結(jié)束時返回執(zhí)行結(jié)果，這個時候就可以考慮使用回調(diào)機制。

Async異步調(diào)用

在SpringBoot中使用異步調(diào)用是很簡單的，只需要使用@Async注解即可實現(xiàn)方法的異步調(diào)用。

注意：需要在啟動類加入@EnableAsync使異步調(diào)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啟動!");
    }
}

@Async異步調(diào)用

使用@Async很簡單，只需要在需要異步執(zhí)行的方法上加入此注解即可。這里創(chuàng)建一個控制層和一個服務(wù)層，進行簡單示例下。

SyncService.java

@Component
public class SyncService {

    @Async
    public void asyncEvent() throws InterruptedException {
        //休眠1s
        Thread.sleep(1000);
        //log.info("異步方法輸出：{}!", System.currentTimeMillis());
    }

    public void syncEvent() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(1000);
        //log.info("同步方法輸出：{}!", System.currentTimeMillis());
    }

}

控制層：AsyncController.java

@RestController
@Slf4j
public class AsyncController {

    @Autowired
    SyncService syncService;

    @GetMapping("/async")
    public String doAsync() throws InterruptedException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        log.info("方法執(zhí)行開始：{}", start);
        //調(diào)用同步方法
        syncService.syncEvent();
        long syncTime = System.currentTimeMillis();
        log.info("同步方法用時：{}", syncTime - start);
        //調(diào)用異步方法
        syncService.asyncEvent();
        long asyncTime = System.currentTimeMillis();
        log.info("異步方法用時：{}", asyncTime - syncTime);
        log.info("方法執(zhí)行完成：{}!",asyncTime);
        return "async!!!";
    }
}

應(yīng)用啟動后，可以看見控制臺輸出:

2018-08-16 22:21:35.949  INFO 17152 --- [nio-8080-exec-5] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法執(zhí)行開始：1534429295949
2018-08-16 22:21:36.950  INFO 17152 --- [nio-8080-exec-5] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 同步方法用時：1001
2018-08-16 22:21:36.950  INFO 17152 --- [nio-8080-exec-5] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 異步方法用時：0
2018-08-16 22:21:36.950  INFO 17152 --- [nio-8080-exec-5] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法執(zhí)行完成：1534429296950!
2018-08-16 22:21:37.950  INFO 17152 --- [cTaskExecutor-3] c.l.l.s.chapter21.service.SyncService    : 異步方法內(nèi)部線程名稱：SimpleAsyncTaskExecutor-3!

可以看出，調(diào)用異步方法時，是立即返回的，基本沒有耗時。

這里有幾點需要注意下：

在默認情況下，未設(shè)置TaskExecutor時，默認是使用SimpleAsyncTaskExecutor這個線程池，但此線程不是真正意義上的線程池，因為線程不重用，每次調(diào)用都會創(chuàng)建一個新的線程�？赏ㄟ^控制臺日志輸出可以看出，每次輸出線程名都是遞增的。
調(diào)用的異步方法，不能為同一個類的方法，簡單來說，因為Spring在啟動掃描時會為其創(chuàng)建一個代理類，而同類調(diào)用時，還是調(diào)用本身的代理類的，所以和平常調(diào)用是一樣的。其他的注解如@Cache等也是一樣的道理，說白了，就是Spring的代理機制造成的。

自定義線程池

前面有提到，在默認情況下，系統(tǒng)使用的是默認的SimpleAsyncTaskExecutor進行線程創(chuàng)建。所以一般上我們會自定義線程池來進行線程的復(fù)用。

創(chuàng)建一個自定義的ThreadPoolTaskExecutor線程池：
Config.java

@Configuration
public class Config {

    /**
     * 配置線程池
     * @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-");
        // 線程池對拒絕任務(wù)（無線程可用）的處理策略，目前只支持AbortPolicy、CallerRunsPolicy；默認為后者
        taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        taskExecutor.initialize();
        return taskExecutor;
    }
}

此時，使用的是就只需要在@Async加入線程池名稱即可：

@Async("asyncPoolTaskExecutor")
    public void asyncEvent() throws InterruptedException {
        //休眠1s
        Thread.sleep(1000);
        log.info("異步方法內(nèi)部線程名稱：{}!", Thread.currentThread().getName());
    }

再次啟動應(yīng)用，就可以看見已經(jīng)是使用自定義的線程了。

2018-08-16 22:32:02.676  INFO 4516 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法執(zhí)行開始：1534429922676
2018-08-16 22:32:03.681  INFO 4516 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 同步方法用時：1005
2018-08-16 22:32:03.693  INFO 4516 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 異步方法用時：12
2018-08-16 22:32:03.693  INFO 4516 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法執(zhí)行完成：1534429923693!
2018-08-16 22:32:04.694  INFO 4516 --- [        oKong-1] c.l.l.s.chapter21.service.SyncService    : 異步方法內(nèi)部線程名稱：oKong-1!

這里簡單說明下，關(guān)于ThreadPoolTaskExecutor參數(shù)說明：

corePoolSize：線程池維護線程的最少數(shù)量
keepAliveSeconds：允許的空閑時間,當超過了核心線程出之外的線程在空閑時間到達之后會被銷毀
maxPoolSize：線程池維護線程的最大數(shù)量,只有在緩沖隊列滿了之后才會申請超過核心線程數(shù)的線程
queueCapacity：緩存隊列
rejectedExecutionHandler：線程池對拒絕任務(wù)（無線程可用）的處理策略。這里采用了CallerRunsPolicy策略，當線程池沒有處理能力的時候，該策略會直接在 execute 方法的調(diào)用線程中運行被拒絕的任務(wù)；如果執(zhí)行程序已關(guān)閉，則會丟棄該任務(wù)。還有一個是AbortPolicy策略：處理程序遭到拒絕將拋出運行時RejectedExecutionException。

而在一些場景下，若需要在關(guān)閉線程池時等待當前調(diào)度任務(wù)完成后才開始關(guān)閉，可以通過簡單的配置，進行優(yōu)雅的停機策略配置。關(guān)鍵就是通過setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true)和setAwaitTerminationSeconds方法。

setWaitForTasksToCompleteOnShutdown:表明等待所有線程執(zhí)行完，默認為false。
setAwaitTerminationSeconds:等待的時間，因為不能無限的等待下去。

所以，線程池完整配置為：

@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-");
        // 線程池對拒絕任務(wù)（無線程可用）的處理策略，目前只支持AbortPolicy、CallerRunsPolicy；默認為后者
        taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        //調(diào)度器shutdown被調(diào)用時等待當前被調(diào)度的任務(wù)完成
        taskExecutor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
        //等待時長
        taskExecutor.setAwaitTerminationSeconds(60);
        taskExecutor.initialize();
        return taskExecutor;
    }

異步回調(diào)及超時處理

對于一些業(yè)務(wù)場景下，需要異步回調(diào)的返回值時，就需要使用異步回調(diào)來完成了。主要就是通過Future進行異步回調(diào)。

異步回調(diào)

修改下異步方法的返回類型，加入Future。

@Async("asyncPoolTaskExecutor")
public Future<String> asyncEvent() throws InterruptedException {
    //休眠1s
    Thread.sleep(1000);
    log.info("異步方法內(nèi)部線程名稱：{}!", Thread.currentThread().getName());
    return new AsyncResult<>("異步方法返回值");
}

其中AsyncResult是Spring提供的一個Future接口的子類。

然后通過isDone方法，判斷是否已經(jīng)執(zhí)行完畢。

@GetMapping("/async")
    public String doAsync() throws InterruptedException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        log.info("方法執(zhí)行開始：{}", start);
        //調(diào)用同步方法
        syncService.syncEvent();
        long syncTime = System.currentTimeMillis();
        log.info("同步方法用時：{}", syncTime - start);
        //調(diào)用異步方法
        Future<String> doFutrue = syncService.asyncEvent();
        while(true) {
            //判斷異步任務(wù)是否完成
            if(doFutrue.isDone()) {
                break;
            }
            Thread.sleep(100);
        }
        long asyncTime = System.currentTimeMillis();
        log.info("異步方法用時：{}", asyncTime - syncTime);
        log.info("方法執(zhí)行完成：{}!",asyncTime);
        return "async!!!";
    }

此時，控制臺輸出：

2018-08-16 23:10:57.021  INFO 9072 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法執(zhí)行開始：1534431237020
2018-08-16 23:10:58.025  INFO 9072 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 同步方法用時：1005
2018-08-16 23:10:59.037  INFO 9072 --- [        oKong-1] c.l.l.s.chapter21.service.SyncService    : 異步方法內(nèi)部線程名稱：oKong-1!
2018-08-16 23:10:59.040  INFO 9072 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 異步方法用時：1015
2018-08-16 23:10:59.040  INFO 9072 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.c.controller.AsyncController     : 方法執(zhí)行完成：1534431239040!

所以，當某個業(yè)務(wù)功能可以同時拆開一起執(zhí)行時，可利用異步回調(diào)機制，可有效的減少程序執(zhí)行時間，提高效率。

超時處理

對于一些需要異步回調(diào)的函數(shù)，不能無期限的等待下去，所以一般上需要設(shè)置超時時間，超時后可將線程釋放，而不至于一直堵塞而占用資源。

對于Future配置超時，很簡單，通過get方法即可，具體如下：

//get方法會一直堵塞，直到等待執(zhí)行完成才返回
//get(long timeout, TimeUnit unit) 在設(shè)置時間類未返回結(jié)果，會直接排除異常TimeoutException，messages為null
String result = doFutrue.get(60, TimeUnit.SECONDS);//60s

超時后，會拋出異常TimeoutException類，此時可進行統(tǒng)一異常捕獲即可。

超時異常

參考資料

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

總結(jié)

本章節(jié)主要是講解了異步請求的使用及相關(guān)配置，如超時，異常等處理。在剝離一些和業(yè)務(wù)無關(guān)的操作時，就可以考慮使用異步調(diào)用進行其他無關(guān)業(yè)務(wù)操作，以此提供業(yè)務(wù)的處理效率�；蛘咭恍I(yè)務(wù)場景下可拆分出多個方法進行同步執(zhí)行又互不影響時，也可以考慮使用異步調(diào)用方式提供執(zhí)行效率。既然已經(jīng)講解了異步相關(guān)知識，下一章節(jié)就來介紹下定時任務(wù)的使用。

最后

目前互聯(lián)網(wǎng)上很多大佬都有SpringBoot系列教程，如有雷同，請多多包涵了。本文是作者在電腦前一字一句敲的，每一步都是自己實踐的。若文中有所錯誤之處，還望提出，謝謝。

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