SpringBoot学习笔记（十七：异步调用）
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“异步调用”对应的是“同步调用”，
在实际开发中，有时候为了及时处理请求和进行响应，我们可能使用异步调用，同步调用指程序按照定义顺序依次执行，每一行程序都必须等待上一行程序执行完成之后才能执行；异步调用指程序在顺序执行时，不等待异步调用的语句返回结果就执行后面的程序。异步调用的实现有很多，例如多线程、定时任务、消息队列等。
这里学习使用@Async注解来实现异步调用。
1、@EnableAsync
首先，我们需要在启动类上添加 @EnableAsync 注解来声明开启异步方法。
@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class SpringbootAsyncApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(SpringbootAsyncApplication.class, args);
}
}
2、@Async
需要注意的，@Async在使用上有一些限制：
- 它只能应用于public修饰的方法
- 自调用–从同一个类中调用async方法，将不起作用
原因很简单：
- 只有公共方法，才可以被代理。
- 自调用不起作用，因为它越过了代理直接调用了方法。
2.1、无返回值的异步方法
这是一个异步运行的无返回值方法：
@Async
public void asyncMethodWithVoidReturnType() {
System.out.println("异步无返回值方法 "
+ Thread.currentThread().getName());
}
实例：
- AsyncTask:异步式任务类，定义了三个异步式方法。
/**
* @Author 三分恶
* @Date 2020/7/15
* @Description 异步式任务
*/
@Component
public class AsyncTask {
Logger log= LoggerFactory.getLogger(AsyncTask.class);
private Random random = new Random();
/**
* 定义三个异步式方法
* @throws InterruptedException
*/
@Async
public void taskOne() throws InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
//随机休眠若干毫秒
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("任务一执行完成耗时{}秒", (end - start)/1000f);
}
@Async
public void taskTwo() throws InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("任务二执行完成耗时{}秒", (end - start)/1000f);
}
@Async
public void taskThree() throws InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("任务三执行完成耗时{}秒", (end - start)/1000f);
}
}
- 在测试类中调用三个异步式方法：
/**
* @Author 三分恶
* @Date 2020/7/15
* @Description
*/
@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class AsyncTaskTest {
@Autowired
private AsyncTask asyncTask;
Logger log= LoggerFactory.getLogger(AsyncTaskTest.class);
@Test
public void doAsyncTasks(){
try {
long start = System.currentTimeMillis();
//调用三个异步式方法
asyncTask.taskOne();
asyncTask.taskTwo();
asyncTask.taskThree();
Thread.sleep(5000);
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("主程序执行完成耗时{}秒", (end - start)/1000f);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行结果：可以看到三个方法没有顺序执行，这个复执行单元测试，您可能会遇到各种不同的结果，比如：
- 没有任何任务相关的输出
- 有部分任务相关的输出
- 乱序的任务相关的输出
- 有部分任务相关的输出
原因是目前doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三个函数的时候已经是异步执行了。主程序在异步调用之后，主程序并不会理会这三个函数是否执行完成了，由于没有其他需要执行的内容，所以程序就自动结束了，导致了不完整或是没有输出任务相关内容的情况。
2.1、有返回值的异步方法
@Async也可以应用有返回值的方法–通过在Future中包装实际的返回值：
/**
* 有返回值的异步方法
* @return
*/
@Async
public Future<String> asyncMethodWithReturnType() {
System.out.println("执行有返回值的异步方法 "
+ Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(5000);
return new AsyncResult<String>("hello world !!!!");
} catch (InterruptedException e) {
//
}
return null;
}
Spring还提供了一个实现Future的AsyncResult类。这个类可用于跟踪异步方法执行的结果。
实例：
- 我们将2.1的实例改造成有返回值的异步方法：
@Async
public Future<String> taskOne() throws InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
//随机休眠若干毫秒
Thread.sleep(random.nextInt(10000));
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("任务一执行完成耗时{}秒", (end - start)/1000f);
return new AsyncResult<>("任务一完事了");
}
taskTwo、taskThree方法做同样的改造。
- 测试有返回值的异步方法：
@Test
public void doFutureTask(){
try {
long start=System.currentTimeMillis();
Future<String> future1=asyncTask.taskOne();
Future <String> future2 = asyncTask.taskTwo();
Future <String> future3 = asyncTask.taskThree();
//三个任务执行完再执行主程序
do {
Thread.sleep(100);
} while (future1.isDone() && future2.isDone() && future3.isDone());
log.info("获取异步方法的返回值:{}", future1.get());
Thread.sleep(5000);
long end = System.currentTimeMillis();
log.info("主程序执行完成耗时{}秒", (end - start)/1000f);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
运行结果：可以看到三个任务完成后才执行主程序，还输出了异步方法的返回值。
3、 Executor
默认情况下，Spring使用SimpleAsyncTaskExecutor异步运行这些方法。
可以在两个级别上重写默认线程池——应用程序级别或方法级别。
3.1、方法级别重写Executor
所需的执行程序需要在配置类中声明 Executor：
/**
* @Author 三分恶
* @Date 2020/7/15
* @Description 方法级别重写线程池
*/
@Configuration
@EnableAsync
public class SpringAsyncConfig {
@Bean(name = "threadPoolTaskExecutor")
public Executor threadPoolTaskExecutor() {
return new ThreadPoolTaskExecutor();
}
}
然后，在@Async中的属性提供Executor名称：
@Async("threadPoolTaskExecutor")
public void asyncMethodWithConfiguredExecutor() {
System.out.println("Execute method with configured executor - "
+ Thread.currentThread().getName());
}
3.2、应用级别重写Executor
配置类应实现AsyncConfigurer接口，重写getAsyncExecutor()方法。
在这里，我们将返回整个应用程序的Executor，这样一来，它就成为运行以@Async注释的方法的默认Executor：
/**
* @Author 三分恶
* @Date 2020/7/15
* @Description 应用级别重写 Excutor
*/
@Configuration
@EnableAsync
public class SpringApplicationAsyncConfig implements AsyncConfigurer {
@Override
public Executor getAsyncExecutor() {
return new ThreadPoolTaskExecutor();
}
}
3.3、自定义线程池配置
在上面，自定义线程池只是简单地返回了一个线程池：
return new ThreadPoolTaskExecutor();
实际上，还可以对线程池做一些配置：
/**
* @Author 三分恶
* @Date 2020/7/15
* @Description
*/
@Configuration
@EnableAsync
public class SpringPropertiesAsyncConfig implements AsyncConfigurer {
/**
* 对线程池进行配置
* @return
*/
@Override
public Executor getAsyncExecutor() {
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;
}
}
ThreadPoolTaskExecutor配置参数的简单说明：
-
corePoolSize：线程池维护线程的最少数量
-
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
-
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
-
queueCapacity：缓存队列
-
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。
4、异常处理
当方法返回类型为Future时，异常处理很容易– Future.get()方法将抛出异常。
但是如果是无返回值的异步方法，异常不会传播到调用线程。因此，我们需要添加额外的配置来处理异常。
我们将通过实现AsyncUncaughtExceptionHandler接口来创建自定义异步异常处理程序。
当存在任何未捕获的异步异常时，将调用handleUncaughtException()方法：
/**
* @Author 三分恶
* @Date 2020/7/15
* @Description
*/
public class CustomAsyncExceptionHandler implements AsyncUncaughtExceptionHandler {
@Override
public void handleUncaughtException(Throwable throwable, Method method, Object... objects) {
System.out.println("Exception message - " + throwable.getMessage());
System.out.println("Method name - " + method.getName());
for (Object param : objects) {
System.out.println("Parameter value - " + param);
}
}
}
上面，我们使用配置类实现了AsyncConfigurer接口。
作为其中的一部分，我们还需要重写getAsyncUncaughtExceptionHandler()方法以返回我们的自定义异步异常处理：
/**
* 返回自定义异常处理
* @return
*/
@Override
public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
return new CustomAsyncExceptionHandler();
}
5、总结
这里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。
本文为学习笔记类博客，学习资料来源见参考！
参考：
【1】：《深入浅出SpringBoot 2.x》
【2】：Spring Boot中使用@Async实现异步调用
【3】：SpringBoot 中异步执行任务的 2 种方式
【4】：How To Do @Async in Spring
【5】：SpringBoot系列：Spring Boot异步调用@Async
【6】：SpringBoot | 第二十一章：异步开发之异步调用
【7】：实战Spring Boot 2.0系列(三) - 使用@Async进行异步调用详解
