高性能的關鍵：Spring MVC的異步模式

什麼是異步模式

要知道什麼是異步模式，就先要知道什麼是同步模式，先看最典型的同步模式：

(圖1)

瀏覽器發起請求，Web服務器開一個線程處理，處理完把處理結果返回瀏覽器。好像沒什麼好說的了，絕大多數Web服務器都如此般處理。如今想一想若是處理的過程當中須要調用後端的一個業務邏輯服務器，會是怎樣呢？

(圖2)

調就調吧，上圖所示，請求處理線程會在Call了以後等待Return，自身處於阻塞狀態。這也是絕大多數Web服務器的作法，通常來講這樣作也夠了，爲啥？一來「長時間處理服務」調用一般很少，二來請求數其實也很少。要不是這樣的話，這種模式會出現什麼問題呢？——會出現的問題就是請求處理線程的短缺！由於請求處理線程的總數是有限的，若是相似的請求多了，全部的處理線程處於阻塞的狀態，那新的請求也就沒法處理了，也就所謂影響了服務器的吞吐能力。要更加好地發揮服務器的所有性能，就要使用異步，這也是標題上所說的「高性能的關鍵」。接下來咱們來看看異步是怎麼一回事：

 

(圖3)

最大的不一樣在於請求處理線程對後臺處理的調用使用了「invoke」的方式，就是說調了以後直接返回，而不等待，這樣請求處理線程就「自由」了，它能夠接着去處理別的請求，當後端處理完成後，會鉤起一個回調處理線程來處理調用的結果，這個回調處理線程跟請求處理線程也許都是線程池中的某個線程，相互間能夠徹底沒有關係，由這個回調處理線程向瀏覽器返回內容。這就是異步的過程。

帶來的改進是顯而易見的，請求處理線程不須要阻塞了，它的能力獲得了更充分的使用，帶來了服務器吞吐能力的提高。

Spring MVC的使用——DefferedResult

要使用Spring MVC的異步功能，你得先確保你用的是Servlet 3.0或以上的版本，Maven中如此配置：

<dependency>
      <groupId>javax.servlet</groupId>
      <artifactId>javax.servlet-api</artifactId>
      <version>3.1.0</version>
      <scope>provided</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework</groupId>
      <artifactId>spring-webmvc</artifactId>
      <version>4.2.3.RELEASE</version>
    </dependency>

我這裏使用的Servlet版本是3.1.0，Spring MVC版本是4.2.3，建議使用最新的版本。

因爲Spring MVC的良好封裝，異步功能使用起來出奇的簡單。傳統的同步模式的Controller是返回ModelAndView，而異步模式則是返回DeferredResult<ModelAndView>。

看這個例子：

@RequestMapping(value="/asynctask", method = RequestMethod.GET)
public DeferredResult<ModelAndView> asyncTask(){
    DeferredResult<ModelAndView> deferredResult = new DeferredResult<ModelAndView>();
    System.out.println("/asynctask 調用！thread id is : " + Thread.currentThread().getId());
    longTimeAsyncCallService.makeRemoteCallAndUnknownWhenFinish(new LongTermTaskCallback() {
        @Override
        public void callback(Object result) {
            System.out.println("異步調用執行完成, thread id is : " + Thread.currentThread().getId());
            ModelAndView mav = new ModelAndView("remotecalltask");
            mav.addObject("result", result);
            deferredResult.setResult(mav);
        }
    });
}

longTimeAsyncCallService是我寫的一個模擬長時間異步調用的服務類，調用之，當即返回，當它處理完成時候，就鉤起一個線程調用咱們提供的回調函數，這跟「圖3」描述的同樣，它的代碼以下：

public interface LongTermTaskCallback {
    void callback(Object result);
}

public class LongTimeAsyncCallService {
    private final int CorePoolSize = 4;
    private final int NeedSeconds = 3;
    private Random random = new Random();
    private ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(CorePoolSize);
    public void makeRemoteCallAndUnknownWhenFinish(LongTermTaskCallback callback){
        System.out.println("完成此任務須要 : " + NeedSeconds + " 秒");
        scheduler.schedule(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                callback.callback("長時間異步調用完成.");
            }
        }, "這是處理結果:)", TimeUnit.SECONDS);
    }
}

輸出的結果是：

/asynctask 調用！thread id is : 46
完成此任務須要 : 3 秒
異步調用執行完成, thread id is : 47

因而可知返回結果的線程和請求處理線程不是同一線程。

還有個叫WebAsyncTask

返回DefferedResult<ModelAndView>並不是惟一作法，還能夠返回WebAsyncTask來實現「異步」，但略有不一樣，不一樣之處在於返回WebAsyncTask的話是不須要咱們主動去調用Callback的，看例子：

@RequestMapping(value="/longtimetask", method = RequestMethod.GET)
public WebAsyncTask longTimeTask(){
    System.out.println("/longtimetask被調用 thread id is : " + Thread.currentThread().getId());
    Callable<ModelAndView> callable = new Callable<ModelAndView>() {
        public ModelAndView call() throws Exception {
            Thread.sleep(3000); //假設是一些長時間任務
            ModelAndView mav = new ModelAndView("longtimetask");
            mav.addObject("result", "執行成功");
            System.out.println("執行成功 thread id is : " + Thread.currentThread().getId());
            return mav;
        }
    };
    return new WebAsyncTask(callable);
}

其核心是一個Callable<ModelAndView>，事實上，直接返回Callable<ModelAndView>都是能夠的，但咱們這裏包裝了一層，以便作後面提到的「超時處理」。和前一個方案的差異在於這個Callable的call方法並非咱們直接調用的，而是在longTimeTask返回後，由Spring MVC用一個工做線程來調用，執行，打印出來的結果：

/longtimetask被調用 thread id is : 56
執行成功 thread id is : 57

可見確實由不一樣線程執行的，但這個WebAsyncTask可不太符合「圖3」所描述的技術規格，它僅僅是簡單地把請求處理線程的任務轉交給另外一工做線程而已。

處理超時

若是「長時間處理任務」一直沒返回，那咱們也不該該讓客戶端無限等下去啊，總歸要弄個「超時」出來。如圖：

 

(圖4)

其實「超時處理線程」和「回調處理線程」可能都是線程池中的某個線程，我爲了清晰點把它們分開畫而已。增長這個超時處理在Spring MVC中很是簡單，先拿WebAsyncTask那段代碼來改一下：

@RequestMapping(value="/longtimetask", method = RequestMethod.GET)
public WebAsyncTask longTimeTask(){
    System.out.println("/longtimetask被調用 thread id is : " + Thread.currentThread().getId());
    Callable<ModelAndView> callable = new Callable<ModelAndView>() {
        public ModelAndView call() throws Exception {
            Thread.sleep(3000); //假設是一些長時間任務
            ModelAndView mav = new ModelAndView("longtimetask");
            mav.addObject("result", "執行成功");
            System.out.println("執行成功 thread id is : " + Thread.currentThread().getId());
            return mav;
        }
    };
    
    
    WebAsyncTask asyncTask = new WebAsyncTask(2000, callable);
    asyncTask.onTimeout(
            new Callable<ModelAndView>() {
                public ModelAndView call() throws Exception {
                    ModelAndView mav = new ModelAndView("longtimetask");
                    mav.addObject("result", "執行超時");
                    System.out.println("執行超時 thread id is ：" + Thread.currentThread().getId());
                    return mav;
                }
            }
    );
    return new WebAsyncTask(3000, callable);
}

注意看紅色字體部分代碼，這就是前面提到的爲何Callable還要外包一層的緣故，給WebAsyncTask設置一個超時回調，便可實現超時處理，在這個例子中，正常處理須要3秒鐘，而超時設置爲2秒，因此確定會出現超時，執行打印log以下：

/longtimetask被調用 thread id is : 59
執行超時 thread id is ：61
執行成功 thread id is : 80

嗯？明明超時了，怎麼還會「執行成功」呢？超時歸超時，超時並不會打斷正常執行流程，但注意，出現超時後咱們給客戶端返回了「超時」的結果，那接下來即使正常處理流程成功，客戶端也收不到正常處理成功所產生的結果了，這帶來的問題就是：客戶端看到了「超時」，實際上操做到底有沒有成功，客戶端並不知道，但一般這也不是什麼大問題，由於用戶在瀏覽器上再刷新一下就行了。:D

好，再來看DefferedResult方式的超時處理：

@RequestMapping(value = "/asynctask", method = RequestMethod.GET)
    public DeferredResult<ModelAndView> asyncTask() {
        DeferredResult<ModelAndView> deferredResult = new DeferredResult<ModelAndView>(2000L);
        System.out.println("/asynctask 調用！thread id is : " + Thread.currentThread().getId());
        longTimeAsyncCallService.makeRemoteCallAndUnknownWhenFinish(new LongTermTaskCallback() {
            @Override
            public void callback(Object result) {
                System.out.println("異步調用執行完成, thread id is : " + Thread.currentThread().getId());
                ModelAndView mav = new ModelAndView("remotecalltask");
                mav.addObject("result", result);
                deferredResult.setResult(mav);
            }
        });

        deferredResult.onTimeout(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("異步調用執行超時！thread id is : " + Thread.currentThread().getId());
                ModelAndView mav = new ModelAndView("remotecalltask");
                mav.addObject("result", "異步調用執行超時");
                deferredResult.setResult(mav);
            }
        });

        return deferredResult;
    }

很是相似，對吧，我把超時設置爲2秒，而正常處理須要3秒，必定會超時，執行結果以下：

/asynctask 調用！thread id is : 48
完成此任務須要 : 3 秒
異步調用執行超時！thread id is : 51
異步調用執行完成, thread id is : 49

徹底在咱們預料之中。

異常處理

貌似沒什麼差異，在Controller中的處理和以前同步模式的處理是同樣同樣的：

@ExceptionHandler(Exception.class)
    public ModelAndView handleAllException(Exception ex) {
        ModelAndView model = new ModelAndView("error");
        model.addObject("result", ex.getMessage());
        return model;
    }

還要再弄個全局的異常處理啥的，和過去的作法都同樣，在此不表了。