Spring Boot 异步框架的使用详解
1.前言
随着数据量和调用量的增长，用户对应用的性能要求越来越高。另外，在实际的服务中，还存在着这样的场景：系统在组装数据的时候，对于数据的各个部分的获取实际上是没有前后依赖关系的。这些问题都很容易让我们想到将这些同步调用全都改造为异步调用。不过自己实现起来比较麻烦，还容易出错。好在Spring已经提供了该问题的解决方案，而且使用起来十分方便。
2.Spring异步执行框架的使用方法
2.1maven依赖
Spring异步执行框架的相关bean包含在spring-context和spring-aop模块中，所以只要引入上述的模块即可。
2.2开启异步任务支持
Spring提供了@EnableAsync的注解来标注是否启用异步任务支持。使用方式如下:
@Configuration
@EnableAsync
publicclassAppConfig{
}
Note:@EnableAsync必须要配合@Configuration使用，否则会不生效
2.3方法标记为异步调用
将同步方法的调用改为异步调用也很简单。对于返回值为void的方法，直接加上@Async注解即可。对于有返回值的方法，除了加上上述的注解外，还需要将方法的返回值修改为Future类型和将返回值用AsyncResult包装起来。如下所示：
//无返回值的方法直接加上注解即可。
@Async
publicvoidmethod1(){
...
}
//有返回值的方法需要修改返回值。
@Async
publicFuture
2.4方法调用
对于void的方法，和普通的调用没有任何区别。对于非void的方法，由于返回值是Future类型，所以需要用get()方法来获取返回值。如下所示：
publicstaticvoidmain(String[]args){
service.method1();
Future
3.原理简介
这块的源码的逻辑还是比较简单的，主要是Spring帮我们生成并管理了一个线程池，然后方法调用的时候使用动态代理将方法的执行包装为Callable类型并提交到线程池中执行。核心的实现逻辑在AsyncExecutionInterceptor类的invoke()方法中。如下所示：
@Override
publicObjectinvoke(finalMethodInvocationinvocation)throwsThrowable{
ClasstargetClass=(invocation.getThis()!=null?AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()):null);
MethodspecificMethod=ClassUtils.getMostSpecificMethod(invocation.getMethod(),targetClass);
finalMethoduserDeclaredMethod=BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(specificMethod);
AsyncTaskExecutorexecutor=determineAsyncExecutor(userDeclaredMethod);
if(executor==null){
thrownewIllegalStateException(
"NoexecutorspecifiedandnodefaultexecutorsetonAsyncExecutionInterceptoreither");
}
Callable
4.自定义taskExecutor及异常处理
4.1自定义taskExecutor
Spring查找TaskExecutor逻辑是：
1.如果Springcontext中存在唯一的TaskExecutorbean，那么就使用这个bean。
2.如果1中的bean不存在，那么就会查找是否存在一个beanName为taskExecutor且是java.util.concurrent.Executor实例的bean，有则使用这个bean。
3.如果1、2中的都不存在，那么Spring就会直接使用默认的Executor，即SimpleAsyncTaskExecutor。
在第2节的实例中，我们直接使用的是Spring默认的TaskExecutor。但是对于每一个新的任务，SimpleAysncTaskExecutor都是直接创建新的线程来执行，所以无法重用线程。具体的执行的代码如下：
@Override
publicvoidexecute(Runnabletask,longstartTimeout){
Assert.notNull(task,"Runnablemustnotbenull");
RunnabletaskToUse=(this.taskDecorator!=null?this.taskDecorator.decorate(task):task);
if(isThrottleActive()&&startTimeout>TIMEOUT_IMMEDIATE){
this.concurrencyThrottle.beforeAccess();
doExecute(newConcurrencyThrottlingRunnable(taskToUse));
}
else{
doExecute(taskToUse);
}
}
protectedvoiddoExecute(Runnabletask){
Threadthread=(this.threadFactory!=null?this.threadFactory.newThread(task):createThread(task));
thread.start();
}
所以我们在使用的时候，最好是使用自定义的TaskExecutor。结合上面描述的Spring查找TaskExecutor的逻辑，最简单的自定义的方法是使用@Bean注解。示例如下：
//ThreadPoolTaskExecutor的配置基本等同于线程池
@Bean("taskExecutor")
publicExecutorgetAsyncExecutor(){
ThreadPoolTaskExecutortaskExecutor=newThreadPoolTaskExecutor();
taskExecutor.setMaxPoolSize(MAX_POOL_SIZE);
taskExecutor.setCorePoolSize(CORE_POOL_SIZE);
taskExecutor.setQueueCapacity(CORE_POOL_SIZE*10);
taskExecutor.setThreadNamePrefix("wssys-async-task-thread-pool");
taskExecutor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
taskExecutor.setAwaitTerminationSeconds(60*10);
taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(newThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
returntaskExecutor;
}
另外，Spring还提供了一个AsyncConfigurer接口，通过实现该接口，除了可以实现自定义Executor以外，还可以自定义异常的处理。代码如下：
@Configuration
@Slf4j
publicclassAsyncConfigimplementsAsyncConfigurer{
privatestaticfinalintMAX_POOL_SIZE=50;
privatestaticfinalintCORE_POOL_SIZE=20;
@Override
@Bean("taskExecutor")
publicExecutorgetAsyncExecutor(){
ThreadPoolTaskExecutortaskExecutor=newThreadPoolTaskExecutor();
taskExecutor.setMaxPoolSize(MAX_POOL_SIZE);
taskExecutor.setCorePoolSize(CORE_POOL_SIZE);
taskExecutor.setQueueCapacity(CORE_POOL_SIZE*10);
taskExecutor.setThreadNamePrefix("async-task-thread-pool");
taskExecutor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
taskExecutor.setAwaitTerminationSeconds(60*10);
taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(newThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
returntaskExecutor;
}
@Override
publicAsyncUncaughtExceptionHandlergetAsyncUncaughtExceptionHandler(){
return(ex,method,params)->log.error("invokeasyncmethodoccurserror.method:{},params:{}",
method.getName(),JSON.toJSONString(params),ex);
}
}
Note:
Spring还提供了一个AsyncConfigurerSupport类，该类也实现了AsyncConfigurer接口，且方法的返回值都是null，旨在提供一个方便的实现。
当getAsyncExecutor()方法返回null的时候，Spring会使用默认的处理器（强烈不推荐）。
当getAsyncUncaughtExceptionHandler()返回null的时候，Spring会使用SimpleAsyncUncaughtExceptionHandler来处理异常，该类会打印出异常的信息。
所以对该类的使用，最佳的实践是继承该类，并且覆盖实现getAsyncExecutor()方法。
4.2异常处理
Spring异步框架对异常的处理如下所示：
//所在类：AsyncExecutionAspectSupport
protectedvoidhandleError(Throwableex,Methodmethod,Object...params)throwsException{
if(Future.class.isAssignableFrom(method.getReturnType())){
ReflectionUtils.rethrowException(ex);
}
else{
//Couldnottransmittheexceptiontothecallerwithdefaultexecutor
try{
this.exceptionHandler.handleUncaughtException(ex,method,params);
}
catch(Throwableex2){
logger.error("Exceptionhandlerforasyncmethod'"+method.toGenericString()+
"'threwunexpectedexceptionitself",ex2);
}
}
}
从代码来看，如果返回值是Future类型，那么直接将异常抛出。如果返回值不是Future类型（基本上包含的是所有返回值void类型的方法，因为如果方法有返回值，必须要用Future包装起来），那么会调用handleUncaughtException方法来处理异常。
注意：在handleUncaughtException()方法中抛出的任何异常，都会被SpringCatch住，所以没有办法将void的方法再次抛出并传播到上层调用方的！！！
关于Spring这个设计的缘由我的理解是：既然方法的返回值是void，就说明调用方不关心方法执行是否成功，所以也就没有必要去处理方法抛出的异常。如果需要关心异步方法是否成功，那么返回值改为boolean就可以了。
4.4最佳实践的建议
- @Async可以指定方法执行的Executor，用法：@Async("MyTaskExecutor")。推荐指定Executor，这样可以避免因为Executor配置没有生效而Spring使用默认的Executor的问题。
- 实现接口AsyncConfigurer的时候，方法getAsyncExecutor()必须要使用@Bean，并指定Bean的name。如果不使用@Bean，那么该方法返回的Executor并不会被Spring管理。用javadocapi的原话是：isnotafullymanagedSpringbean.（具体含义没有太理解，不过亲测不加这个注解无法正常使用）
- 由于其本质上还是基于代理实现的，所以如果一个类中有A、B两个异步方法，而A中存在对B的调用，那么调用A方法的时候，B方法不会去异步执行的。
- 在异步方法上标注@Transactional是无效的。
- future.get()的时候，最好使用get(longtimeout,TimeUnitunit)方法，避免长时间阻塞。
- ListenableFuture和CompletableFuture也是推荐使用的，他们相比Future，提供了对异步调用的各个阶段或过程进行介入的能力。
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