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

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