SpringBoot 如何異步編程，老鳥們都這么玩的

大家好，我是飄渺。今天繼續給大家帶來SpringBoot老鳥系列的第六篇，來聊聊在SpringBoot項目中如何實現異步編程。

老鳥系列文章導讀：

1. SpringBoot 如何統一后端返回格式？老鳥們都是這樣玩的！

2. SpringBoot 如何進行參數校驗？老鳥們都是這么玩的！

3. SpringBoot 如何生成接口文檔，老鳥們都這么玩的！

4. SpringBoot 如何進行對象復制，老鳥們都這么玩的！

5. SpringBoot 生成接口文檔，我用smart-doc

6. SpringBoot 如何進行限流？老鳥們都這么玩的！

首先我們來看看在Spring中為什么要使用異步編程，它能解決什么問題？

為什么要用異步框架，它解決什么問題？

在SpringBoot的日常開發中，一般都是同步調用的。但實際中有很多場景非常適合使用異步來處理，如：注冊新用戶，送100個積分；或下單成功，發送push消息等等。

就拿注冊新用戶這個用例來說，為什么要異步處理？

第一個原因：容錯性、健壯性，如果送積分出現異常，不能因為送積分而導致用戶注冊失敗；

因為用戶注冊是主要功能，送積分是次要功能，即使送積分異常也要提示用戶注冊成功，然后后面在針對積分異常做補償處理。

第二個原因：提升性能，例如注冊用戶花了20毫秒，送積分花費50毫秒，如果用同步的話，總耗時70毫秒，用異步的話，無需等待積分，故耗時20毫秒。

故，異步能解決2個問題，性能和容錯性。

SpringBoot如何實現異步調用？

對于異步方法調用，從Spring3開始提供了@Async注解，我們只需要在方法上標注此注解，此方法即可實現異步調用。

當然，我們還需要一個配置類，通過Enable模塊驅動注解@EnableAsync 來開啟異步功能。

實現異步調用

使用@EnableAsync來開啟異步任務支持，@EnableAsync注解可以直接放在SpringBoot啟動類上，也可以單獨放在其他配置類上。我們這里選擇使用單獨的配置類SyncConfiguration。

@Configuration @EnableAsync public class AsyncConfiguration { }

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增加一個Component類，用來進行業務處理，同時添加@Async注解，代表該方法為異步處理。

@Component @Slf4j public class AsyncTask { @SneakyThrows @Async public void doTask1() { long t1 = System.currentTimeMillis(); Thread.sleep(2000); long t2 = System.currentTimeMillis(); log.info("task1 cost {} ms" , t2-t1); } @SneakyThrows @Async public void doTask2() { long t1 = System.currentTimeMillis(); Thread.sleep(3000); long t2 = System.currentTimeMillis(); log.info("task2 cost {} ms" , t2-t1); } }

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@RestController @RequestMapping("/async") @Slf4j public class AsyncController { @Autowired private AsyncTask asyncTask; @RequestMapping("/task") public void task() throws InterruptedException { long t1 = System.currentTimeMillis(); asyncTask.doTask1(); asyncTask.doTask2(); Thread.sleep(1000); long t2 = System.currentTimeMillis(); log.info("main cost {} ms", t2-t1); } }

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通過訪問http://localhost:8080/async/task查看控制臺日志：

2021-11-25 15:48:37 [http-nio-8080-exec-8] INFO com.jianzh5.blog.async.AsyncController:26 - main cost 1009 ms 2021-11-25 15:48:38 [task-1] INFO com.jianzh5.blog.async.AsyncTask:22 - task1 cost 2005 ms 2021-11-25 15:48:39 [task-2] INFO com.jianzh5.blog.async.AsyncTask:31 - task2 cost 3005 ms

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通過日志可以看到：主線程不需要等待異步方法執行完成，減少響應時間，提高接口性能。

通過上面三步我們就可以在SpringBoot中歡樂的使用異步方法來提高我們接口性能了，是不是很簡單？

不過，如果真實項目中你真這樣寫了，肯定會被老鳥們無情嘲諷，就這？

因為上面的代碼忽略了一個最大的問題，就是給@Async異步框架自定義線程池。

為什么要給@Async自定義線程池？

使用@Async注解，在默認情況下用的是SimpleAsyncTaskExecutor線程池，該線程池不是真正意義上的線程池。

使用此線程池無法實現線程重用，每次調用都會新建一條線程。若系統中不斷的創建線程，最終會導致系統占用內存過高，引發OutOfMemoryError錯誤，關鍵代碼如下：

public void execute(Runnable task, long startTimeout) { Assert.notNull(task, "Runnable must not be null"); Runnable taskToUse = this.taskDecorator != null ? this.taskDecorator.decorate(task) : task; //判斷是否開啟限流，默認為否 if (this.isThrottleActive() && startTimeout > 0L) { //執行前置操作，進行限流 this.concurrencyThrottle.beforeAccess(); this.doExecute(new SimpleAsyncTaskExecutor.ConcurrencyThrottlingRunnable(taskToUse)); } else { //未限流的情況，執行線程任務 this.doExecute(taskToUse); } } protected void doExecute(Runnable task) { //不斷創建線程 Thread thread = this.threadFactory != null ? this.threadFactory.newThread(task) : this.createThread(task); thread.start(); } //創建線程 public Thread createThread(Runnable runnable) { //指定線程名，task-1，task-2... Thread thread = new Thread(this.getThreadGroup(), runnable, this.nextThreadName()); thread.setPriority(this.getThreadPriority()); thread.setDaemon(this.isDaemon()); return thread; }

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我們也可以直接通過上面的控制臺日志觀察，每次打印的線程名都是[task-1]、[task-2]、[task-3]、[task-4]…遞增的。

正因如此，所以我們在使用Spring中的@Async異步框架時一定要自定義線程池，替代默認的SimpleAsyncTaskExecutor。

Spring提供了多種線程池：

SimpleAsyncTaskExecutor：不是真的線程池，這個類不重用線程，每次調用都會創建一個新的線程。

SyncTaskExecutor：這個類沒有實現異步調用，只是一個同步操作。只適用于不需要多線程的地

ConcurrentTaskExecutor：Executor的適配類，不推薦使用。如果ThreadPoolTaskExecutor不滿足要求時，才用考慮使用這個類

ThreadPoolTaskScheduler：可以使用cron表達式

ThreadPoolTaskExecutor ：最常使用，推薦。 其實質是對java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的包裝

為@Async實現一個自定義線程池

@Configuration @EnableAsync public class SyncConfiguration { @Bean(name = "asyncPoolTaskExecutor") public ThreadPoolTaskExecutor executor() { ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor(); //核心線程數 taskExecutor.setCorePoolSize(10); //線程池維護線程的最大數量,只有在緩沖隊列滿了之后才會申請超過核心線程數的線程 taskExecutor.setMaxPoolSize(100); //緩存隊列 taskExecutor.setQueueCapacity(50); //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 taskExecutor.setKeepAliveSeconds(200); //異步方法內部線程名稱 taskExecutor.setThreadNamePrefix("async-"); /** * 當線程池的任務緩存隊列已滿并且線程池中的線程數目達到maximumPoolSize，如果還有任務到來就會采取任務拒絕策略 * 通常有以下四種策略： * ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務并拋出RejectedExecutionException異常。 * ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務，但是不拋出異常。 * ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然后重新嘗試執行任務（重復此過程） * ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：重試添加當前的任務，自動重復調用 execute() 方法，直到成功 */ taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); taskExecutor.initialize(); return taskExecutor; } }

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自定義線程池以后我們就可以大膽的使用@Async提供的異步處理能力了。

多個線程池處理

在現實的互聯網項目開發中，針對高并發的請求，一般的做法是高并發接口單獨線程池隔離處理。

假設現在2個高并發接口： 一個是修改用戶信息接口，刷新用戶redis緩存； 一個是下訂單接口，發送app push信息。往往會根據接口特征定義兩個線程池，這時候我們在使用@Async時就需要通過指定線程池名稱進行區分。

@SneakyThrows @Async("asyncPoolTaskExecutor") public void doTask1() { long t1 = System.currentTimeMillis(); Thread.sleep(2000); long t2 = System.currentTimeMillis(); log.info("task1 cost {} ms" , t2-t1); }

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當系統存在多個線程池時，我們也可以配置一個默認線程池，對于非默認的異步任務再通過@Async("otherTaskExecutor")來指定線程池名稱。

可以修改配置類讓其實現AsyncConfigurer，并重寫getAsyncExecutor()方法，指定默認線程池：

@Configuration @EnableAsync @Slf4j public class AsyncConfiguration implements AsyncConfigurer { @Bean(name = "asyncPoolTaskExecutor") public ThreadPoolTaskExecutor executor() { ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor(); //核心線程數 taskExecutor.setCorePoolSize(2); //線程池維護線程的最大數量,只有在緩沖隊列滿了之后才會申請超過核心線程數的線程 taskExecutor.setMaxPoolSize(10); //緩存隊列 taskExecutor.setQueueCapacity(50); //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 taskExecutor.setKeepAliveSeconds(200); //異步方法內部線程名稱 taskExecutor.setThreadNamePrefix("async-"); /** * 當線程池的任務緩存隊列已滿并且線程池中的線程數目達到maximumPoolSize，如果還有任務到來就會采取任務拒絕策略 * 通常有以下四種策略： * ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務并拋出RejectedExecutionException異常。 * ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丟棄任務，但是不拋出異常。 * ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然后重新嘗試執行任務（重復此過程） * ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：重試添加當前的任務，自動重復調用 execute() 方法，直到成功 */ taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); taskExecutor.initialize(); return taskExecutor; } /** * 指定默認線程池 */ @Override public Executor getAsyncExecutor() { return executor(); } @Override public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() { return (ex, method, params) -> log.error("線程池執行任務發送未知錯誤,執行方法：{}",method.getName(),ex); } }

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如下，doTask1()方法使用默認使用線程池asyncPoolTaskExecutor，doTask2()使用線程池otherTaskExecutor，非常靈活。

@Async public void doTask1() { long t1 = System.currentTimeMillis(); Thread.sleep(2000); long t2 = System.currentTimeMillis(); log.info("task1 cost {} ms" , t2-t1); } @SneakyThrows @Async("otherTaskExecutor") public void doTask2() { long t1 = System.currentTimeMillis(); Thread.sleep(3000); long t2 = System.currentTimeMillis(); log.info("task2 cost {} ms" , t2-t1); }

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小結

@Async異步方法在日常開發中經常會用到，大家好好掌握，爭取早日成為老鳥！！！

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Spring Spring Boot 任務調度

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