【玩轉SpringBoot】異步任務執行與其線程池配置

時間 2020-05-19

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同步代碼寫起來簡單，但就是怕遇到耗時操做，會影響效率和吞吐量。

此時異步代碼纔是王者，但涉及多線程和線程池，以及異步結果的獲取，寫起來頗爲麻煩。

不過在遇到SpringBoot異步任務時，這個問題就不存在了。由於Spring家族是最替用戶考慮的。

結果就是，像同步同樣簡單，像異步同樣強大。

衆所熟悉的同步代碼

先準備一些代碼，爲了模擬耗時操做，在其中加入線程睡眠語句。

同時打印出運行這些代碼的線程信息。以下圖01：

html

其中一個是沒有返回值的，一個是有返回值的。

而後把它注入到另外一個類裏進行調用，在調用時也輸出一下主線程信息。以下圖02：

web

下面是輸出結果，以下圖03：

面試

能夠看到這些代碼運行在主線程中，因此這些代碼的耗時操做會影響主線程。

首選的方案就是把耗時操做放入另外一個線程中執行（一般稱爲工做線程），把主線程解放出來。

同步代碼的異步化改造

因爲SpringBoot已經幫咱們作好了一切，只需按要求改造便可，只需兩步，真的是很是簡單。

第一步，引入啓用異步任務的註解，@EnableAsync，以下圖04：

spring

第二步，在原來的方法上標上@Async註解，以下圖05：

安全

這就行了，而後像普通方法同樣調用，以下圖06：

springboot

看下輸出結果，以下圖07：

服務器

能夠看到主線程的id是1，並且瞬間執行完。任務在另外一個線程id爲17的線程中執行，且等耗時操做執行完後才結束。

代碼徹底不變，只需加兩個註解，同步立馬變成異步啦。簡直爽歪歪了。

主要是由於這個方法沒有返回值，若是有的話，只需改下返回類型便可。

SpringBoot一共支持三種返回類型，來逐一看下。

第一種，返回類型爲Java的Future<?>，以下圖08：

多線程

熟悉Java多線程的朋友對這個類都應該不陌生。爲了代碼能正常編譯，在方法最後須要return一個這樣的類型。

在同步代碼中，咱們原來return的是一個Object類型，顯然不知足需求，因此SpringBoot就想了一個辦法。

新增了一個類，AsyncResult，使用它進行類型適配，這也是此類的主要做用，保證編譯經過。

這個類就像一個「類型」佔位符同樣，若是你真正瞭解Java多線程的話就會明白，不然絕對不明白。

而後就像普通方法調用同樣調用它，接着經過while循環等待異步任務完成後，輸出返回結果。

注意，我特地輸出了一下方法調用返回的future變量，以下圖09：

架構

輸出結果以下圖10：

app

能夠看到任務是在線程id爲17的線程中執行，主線程不斷睡眠等待，直到任務完成後才獲取到任務的返回結果。

重要時刻來臨，能夠看到咱們輸出的future變量類型是Java的FutureTask類，而咱們實際在代碼中return的是Spring的AsyncResult類。

是否是很奇怪呢？其實一點都不怪，這和Java多線程有關，若是還不明白的話，後面有說明。

第二種，返回類型爲Spring的ListenableFuture<?>，以下圖11：

能夠看到代碼在return的時候寫法是同樣的，那這個類型的好處是什麼呢？答案是能夠註冊回調。

有了回調，任務在完成後會自動執行回調代碼，因此主線程就不用等了。

所以在調用時要註冊回調代碼，包括成功回調和失敗回調，以下圖12：

注意，咱們一樣打印一下方法返回變量listenableFuture的類型。

輸出結果以下圖13：

能夠看到此時主線程瞬間執行完畢。任務在線程id爲17的線程中執行，完成後執行了回調，且在同一個線程中。

一樣變量listenableFuture的類型是Spring的ListenableFutureTask類，並非咱們在代碼裏return的AsyncResult類。

第三種，返回類型爲Java的CompletableFuture<?>，以下圖14：

這個類型是Java 8新增的，能夠對異步任務進行特殊的操做。

而後進行調用，一樣輸出下返回變量類型，以下圖15：

輸出結果以下圖16：

輸出內容很容易看懂。重點看下返回變量的類型，它就是Java的CompletableFuture<?>類。

那咱們在代碼中return的是什麼類型呢？以下圖17：

能夠看到和真實調用時返回的仍是不同。若是還不明白，下面來講明下。

Spring在遇到標有@Async的方法時會生成代理，代理作的事情就是把該方法包裝成一個任務submit到線程池中。

在submit的時候會返回真正的返回值，就是上面咱們在調用方法時輸出的。

而咱們在寫@Async方法代碼時return的是一個相似類型佔位符的類，它的一個做用就是保證編譯經過。

另外一個做用就是傳遞返回值，在任務執行完成時，把值往外層傳遞。

線程池的個性化按需配置

對於Java來講，幾乎全部的異步執行代碼都是提交到線程池中來執行的，由於線程池能夠管理好線程，咱們就不用操心了。

不過咱們依然能夠對線程池進行配置，如核心線程數、最大線程數、內部隊列長度等等。

SpringBoot固然也支持這些配置，按照慣例，這些配置也是放在application.yml配置文件中的。

一些IDE是能夠進行自動提示的，以下圖18：

這些配置的前綴是spring.task.execution，主要包括三類配置，線程池中線程的數目和隊列的大小，線程池關閉時的行爲，線程名稱的前綴。

有求知慾的朋友可能會尋思，這些配置到底是如何生效的呢？下面就來知足一下好奇心，其實很簡單。

SpringBoot的特性之一就是自動配置，這些自動配置代碼都位於這個jar包中，以下圖19：

這個jar包名稱很容易記住，因此最好都能記住，下次有疑問本身就能夠去找了。

咱們在這個jar包裏尋找和任務（task）相關的包名稱，以下圖20：

前兩個類是和任務執行相關的，其中以Properties結尾的類是用於存放application.yml裏面的配置的。

以AutoConfiguration結尾的類是用於自動配置的，主要是bean定義的註冊。

這種寫法是SpringBoot自動配置的標準模式，能夠看看其它的，都是這樣的。

看下TaskExecutionProperties類，以下圖21：

指定好前綴後，配置文件中的配置項和類中的屬性徹底是一一對應的，並且類中屬性能夠有默認值，這樣配置文件中沒有配置時就使用默認值。

再來看下TaskExecutionAutoConfiguration類，這裏面就註冊了兩個bean，以下圖22：

首先使用剛剛的屬性註冊一個TaskExecutorBuilder類型的bean，而後再使用它註冊一個ThreadPoolTaskExecutor類型的bean。

其實異步任務執行主要是要找到一個線程池的bean，來完成任務的提交，具體尋找邏輯的以下：

1）若是容器中存在惟一一個TaskExecutor類型的bean，那就用它。不然繼續往下。

2）若是容器中存在一個名稱爲taskExecutor且類型爲Executor的bean，就用它，不然繼續往下。

3）將使用SimpleAsyncTaskExecutor類進行異步方法調用。

void異步方法的異常處理

須要注意的是，返回類型爲void的異步方法，將不會向調用者傳遞異常。默認狀況下，這些未捕獲的異常僅僅輸出一下日誌。

因此對於void方法必定要本身處理好異常。若是恰巧沒處理好，怎麼辦呢？不要着急。

SpringBoot提供了統一的未捕獲異常處理方式，只要實現一個接口便可，以下圖23：

咱們能夠獲取到拋出的異常，還有拋出異常時執行的異步方法，還有調用該異步方法時傳入的參數。

那麼，對於有返回值的異步方法，則自己能夠傳遞異常，因此不會使用這種方式。這一點需注意。

做者寄語

異步方法的原理很簡單，就是在單獨的線程中執行一個方法或代碼片斷。

不過有兩方面須要注意，技術方面和業務方面：

技術方面：

1）如何獲取異步方法的返回值

2）如何處理異步方法產生的異常

3）如何處理異步方法超時的問題

業務方面:

1）異步方法執行成功時對業務的影響

2）異步方法拋出異常時對業務的影響

3）異步方法執行超時時對業務的影響