架構設計 | 異步處理流程，多種實現模式詳解

本文源碼：GitHub·點這裏 || GitEE·點這裏

1、異步處理

一、異步概念

異步處理不用阻塞當前線程來等待處理完成，而是容許後續操做，直至其它線程將處理完成，並回調通知此線程。

必須強調一個基礎邏輯，異步是一種設計理念，異步操做不等於多線程，MQ中間件，或者消息廣播，這些是能夠實現異步處理的方式。

同步處理和異步處理相對，須要實時處理並響應，一旦超過期間會結束會話，在該過程當中調用方一直在等待響應方處理完成並返回。同步相似電話溝通，須要實時對話，異步則相似短信交流，發送消息以後無需保持等待狀態。

二、異步處理優勢

雖然異步處理不能實時響應，可是處理複雜業務場景，多數狀況都會使用異步處理。

• 異步能夠解耦業務間的流程關聯，下降耦合度；
• 下降接口響應時間，例如用戶註冊，異步生成相關信息表；
• 異步能夠提升系統性能，提高吞吐量；
• 流量削峯即把請求先承接下來，而後在異步處理；
• 異步用在不一樣服務間，能夠隔離服務，避免雪崩；

異步處理的實現方式有不少種，常見多線程，消息中間件，發佈訂閱的廣播模式，其根據邏輯在於先把請求承接下來，放入容器中，在從容器中把請求取出，統一調度處理。

注意：必定要監控任務是否產生積壓過分狀況，任務若是積壓到雪崩之勢的地步，你會感受每一片雪花都想勇闖天涯。

三、異步處理模式

異步流程處理的實現有好多方式，可是實際開發中經常使用的就那麼幾種，例如：

• 基於接口異步響應，經常使用在第三方對接流程；
• 基於消息生產和消費模式，解耦複雜流程；
• 基於發佈和訂閱的廣播模式，常見系統通知

異步適用的業務場景，對數據強一致性的要求不高，異步處理的數據更多時候追求的是最終一致性。

2、接口響應異步

一、流程描述

基於接口異步響應的方式，有一個本地業務服務，第三方接口服務，流程以下：

• 本地服務發起請求，調用第三方服務接口；
• 請求包含業務參數，和成功或失敗的回調地址；
• 第三方服務實時響應流水號，做爲該調用的標識；
• 以後第三方服務處理請求，獲得最終處理結果；
• 若是處理成功，回調本地服務的成功通知接口；
• 若是處理失敗，回調本地服務的失敗通知接口；
• 整個流程基於部分異步和部分實時的模式，完整處理；

注意：若是本地服務屢次請求第三方服務，須要根據流水號判斷該請求的狀態，業務的狀態設計也是極其複雜，要根據流水號和狀態追溯整個流程的執行進度，避免錯亂。

二、流程實現案例

模擬基礎接口

@RestController
public class ReqAsyncWeb {
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(ReqAsyncWeb.class);
    @Resource
    private ReqAsyncService reqAsyncService ;
    // 本地交易接口
    @GetMapping("/tradeBegin")
    public String tradeBegin (){
        String sign = reqAsyncService.tradeBegin("TradeClient");
        return sign ;
    }
    // 交易成功通知接口
    @GetMapping("/tradeSucNotify")
    public String tradeSucNotify (@RequestParam("param") String param){
        LOGGER.info("tradeSucNotify param={"+ param +"}");
        return "success" ;
    }
    // 交易失敗通知接口
    @GetMapping("/tradeFailNotify")
    public String tradeFailNotify (@RequestParam("param") String param){
        LOGGER.info("tradeFailNotify param={"+ param +"}");
        return "success" ;
    }
    // 第三方交易接口
    @GetMapping("/respTrade")
    public String respTrade (@RequestParam("param") String param){
        LOGGER.info("respTrade param={"+ param +"}");
        reqAsyncService.respTrade(param);
        return "NO20200520" ;
    }
}

模擬第三方處理

@Service
public class ReqAsyncServiceImpl implements ReqAsyncService {

    private static final String serverUrl = "http://localhost:8005" ;

    @Override
    public String tradeBegin(String param) {
        String orderNo = HttpUtil.get(serverUrl+"/respTrade?param="+param);
        if (StringUtils.isEmpty(orderNo)){
            return "Trade..Fail...";
        }
        return orderNo ;
    }

    @Override
    public void respTrade(String param) {
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Thread thread01 = new Thread(
                new RespTask(serverUrl+"/tradeSucNotify?param="+param),"SucNotify");
        Thread thread02 = new Thread(
                new RespTask(serverUrl+"/tradeFailNotify?param="+param),"FailNotify");
        thread01.start();
        thread02.start();
    }
}

3、生產消費異步

一、流程描述

這裏基於Kafka中間件，演示流程消息生成，消息處理的異步解耦流程，基本步驟：

• 消息生成以後，寫入Kafka隊列 ；
• 消息處理方獲取消息後，進行流程處理；
• 消息在中間件提供的隊列中持久化存儲 ；
• 消息發起方若是掛掉，不影響消息處理 ；
• 消費方若是掛掉，不影響消息生成；

基於這種消息中間件模式，完成業務解耦，提升系統吞吐量，是架構中經常使用的方式。

二、流程實現案例

消息發送

@Service
public class KafkaAsyncServiceImpl implements KafkaAsyncService {

    @Resource
    private KafkaTemplate<String, String> kafkaTemplate;

    @Override
    public void sendMsg(String msg) {
        // 這裏Topic若是不存在，會自動建立
        kafkaTemplate.send("kafka-topic", msg);
    }
}

消息消費

@Component
public class KafkaConsumer {

    private static Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(KafkaConsumer.class);

    @KafkaListener(topics = "kafka-topic")
    public void listenMsg (ConsumerRecord<?,String> record) {
        String value = record.value();
        LOGGER.info("KafkaConsumer01 ==>>"+value);
    }
}

注意：這裏就算有多個消息消費方，也只會在一個消費方處理消息，這就是該模式的特色。

4、發佈訂閱異步

一、流程描述

這裏基於Redis中間件，說明消息廣播模式流程，基本步驟：

• 提供一個消息傳遞頻道channel；
• 多個訂閱頻道的客戶端client；
• 消息經過PUBLISH命令發送給頻道channel ；
• 客戶端就會收到頻道中傳遞的消息 ；

之因此稱爲廣播模式，該模式更注重通知下發，流程交互性不強。實際開發場景：運維總控系統，更新了某類服務配置，通知消息發送以後，相關業務線上的服務在拉取最新配置，更新到服務中。

二、流程實現案例

發送通知消息

@Service
public class RedisAsyncServiceImpl implements RedisAsyncService {

    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate ;

    @Override
    public void sendMsg(String topic, String msg) {
        stringRedisTemplate.convertAndSend(topic,msg);
    }
}

客戶端接收

@Service
public class ReceiverServiceImpl implements ReceiverService {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger("ReceiverMsg");

    @Override
    public void receiverMsg(String msg) {
        LOGGER.info("Receiver01 收到消息：msg-{}",msg);
    }
}

配置廣播模式

@Configuration
public class SubMsgConfig {

    @Bean
    RedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory factory,
                                            MessageListenerAdapter msgListenerAdapter,
                                            MessageListenerAdapter msgListenerAdapter02){
        RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
        container.setConnectionFactory(factory);
        //註冊多個監聽,訂閱一個主題，實現消息廣播
        container.addMessageListener(msgListenerAdapter, new PatternTopic("topic:msg"));
        container.addMessageListener(msgListenerAdapter02, new PatternTopic("topic:msg"));
        return container;
    }

    @Bean
    MessageListenerAdapter msgListenerAdapter(ReceiverService receiverService){
        return new MessageListenerAdapter(receiverService, "receiverMsg");
    }
    @Bean
    MessageListenerAdapter msgListenerAdapter02(ReceiverService02 receiverService02){
        return new MessageListenerAdapter(receiverService02, "receiverMsg");
    }

    @Bean
    ReceiverService receiverService(){
        return new ReceiverServiceImpl();
    }
    @Bean
    ReceiverService02 receiverService02(){
        return new ReceiverServiceImpl02();
    }
}

這裏配置了多個訂閱的客戶端。

5、任務積壓監控

生成一個消息，就由於有一個處理該消息的任務要執行，這就致使任務可能出現積壓的狀況，常見緣由大體有以下幾個：

• 任務產生的服務過多，任務處理的服務過少，不均衡；
• 任務處理時間太長，也致使生產過剩；
• 中間件自己容量偏小，須要擴容或集羣化管理；

若是任務積壓過多，可能要對任務生成進行流量控制，或者提高任務的處理能力，從而避免雪崩狀況。

6、源代碼地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/data-manage-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/data-manage-parent

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序號	標題
01	架構設計：單服務.集羣.分佈式，基本區別和聯繫
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