简介
应用场景
同步: 同步就是整个处理过程顺序执行,当各个过程都执行完毕,并返回结果。
异步: 异步调用则是只是发送了调用的指令,调用者无需等待被调用的方法完全执行完毕;而是继续执行下面的流程。
例如, 在某个调用中,需要顺序调用 A, B, C三个过程方法;如他们都是同步调用,则需要将他们都顺序执行完毕之后,方算作过程执行完毕;如B为一个异步的调用方法,则在执行完A之后,调用B,并不等待B完成,而是执行开始调用C,待C执行完毕之后,就意味着这个过程执行完毕了。
在Java中,一般在处理类似的场景之时,都是基于创建独立的线程去完成相应的异步调用逻辑,通过主线程和不同的业务子线程之间的执行流程,从而在启动独立的线程之后,主线程继续执行而不会产生停滞等待的情况。
Spring 已经实现的线程池
- SimpleAsyncTaskExecutor:不是真的线程池,这个类不重用线程,默认每次调用都会创建一个新的线程。
- SyncTaskExecutor:这个类没有实现异步调用,只是一个同步操作。只适用于不需要多线程的地方。
- ConcurrentTaskExecutor:Executor的适配类,不推荐使用。如果ThreadPoolTaskExecutor不满足要求时,才用考虑使用这个类。
- SimpleThreadPoolTaskExecutor:是Quartz的SimpleThreadPool的类。线程池同时被quartz和非quartz使用,才需要使用此类。
- ThreadPoolTaskExecutor :最常使用,推荐。其实质是对java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的包装。
异步的方法有:
- 最简单的异步调用,返回值为void
- 带参数的异步调用,异步方法可以传入参数
- 存在返回值,常调用返回Future
Spring中启用@Async
- //基于Java配置的启用方式:
- @Configuration
- @EnableAsync
- publicclassSpringAsyncConfig{...}
- //Springboot启用:
- @EnableAsync
- @EnableTransactionManagement
- publicclassSettlementApplication{
- publicstaticvoidmain(String[]args){
- SpringApplication.run(SettlementApplication.class,args);
- }
- }
@Async应用默认线程池
Spring应用默认的线程池,指在@Async注解在使用时,不指定线程池的名称。查看源码,@Async的默认线程池为SimpleAsyncTaskExecutor。
无返回值调用
基于@Async无返回值调用,直接在使用类,使用方法(建议在使用方法)上,加上注解。若需要抛出异常,需手动new一个异常抛出。
- /**
- *带参数的异步调用异步方法可以传入参数
- *对于返回值是void,异常会被AsyncUncaughtExceptionHandler处理掉
- *@params
- */
- @Async
- publicvoidasyncInvokeWithException(Strings){
- log.info("asyncInvokeWithParameter,parementer={}",s);
- thrownewIllegalArgumentException(s);
- }
有返回值Future调用
- /**
- *异常调用返回Future
- *对于返回值是Future,不会被AsyncUncaughtExceptionHandler处理,需要我们在方法中捕获异常并处理
- *或者在调用方在调用Futrue.get时捕获异常进行处理
- *
- *@parami
- *@return
- */
- @Async
- publicFuture<String>asyncInvokeReturnFuture(inti){
- log.info("asyncInvokeReturnFuture,parementer={}",i);
- Future<String>future;
- try{
- Thread.sleep(1000*1);
- future=newAsyncResult<String>("success:"+i);
- thrownewIllegalArgumentException("a");
- }catch(InterruptedExceptione){
- future=newAsyncResult<String>("error");
- }catch(IllegalArgumentExceptione){
- future=newAsyncResult<String>("error-IllegalArgumentException");
- }
- returnfuture;
- }
有返回值CompletableFuture调用
CompletableFuture 并不使用@Async注解,可达到调用系统线程池处理业务的功能。
JDK5新增了Future接口,用于描述一个异步计算的结果。虽然 Future 以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力,但是对于结果的获取却是很不方便,只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。阻塞的方式显然和我们的异步编程的初衷相违背,轮询的方式又会耗费无谓的 CPU 资源,而且也不能及时地得到计算结果。
- CompletionStage代表异步计算过程中的某一个阶段,一个阶段完成以后可能会触发另外一个阶段
- 一个阶段的计算执行可以是一个Function,Consumer或者Runnable。比如:stage.thenApply(x -> square(x)).thenAccept(x -> System.out.print(x)).thenRun(() -> System.out.println())
- 一个阶段的执行可能是被单个阶段的完成触发,也可能是由多个阶段一起触发
在Java8中,CompletableFuture提供了非常强大的Future的扩展功能,可以帮助我们简化异步编程的复杂性,并且提供了函数式编程的能力,可以通过回调的方式处理计算结果,也提供了转换和组合 CompletableFuture 的方法。
- 它可能代表一个明确完成的Future,也有可能代表一个完成阶段( CompletionStage ),它支持在计算完成以后触发一些函数或执行某些动作。
- 它实现了Future和CompletionStage接口
- /**
- *数据查询线程池
- */
- privatestaticfinalThreadPoolExecutorSELECT_POOL_EXECUTOR=newThreadPoolExecutor(10,20,5000,
- TimeUnit.MILLISECONDS,newLinkedBlockingQueue<>(1024),newThreadFactoryBuilder().setNameFormat("selectThreadPoolExecutor-%d").build());
- //tradeMapper.countTradeLog(tradeSearchBean)方法表示,获取数量,返回值为int
- //获取总条数
- CompletableFuture<Integer>countFuture=CompletableFuture
- .supplyAsync(()->tradeMapper.countTradeLog(tradeSearchBean),SELECT_POOL_EXECUTOR);
- //同步阻塞
- CompletableFuture.allOf(countFuture).join();
- //获取结果
- intcount=countFuture.get();
默认线程池的弊端
在线程池应用中,参考阿里巴巴java开发规范:线程池不允许使用Executors去创建,不允许使用系统默认的线程池,推荐通过ThreadPoolExecutor的方式,这样的处理方式让开发的工程师更加明确线程池的运行规则,规避资源耗尽的风险。Executors各个方法的弊端:
- newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor:主要问题是堆积的请求处理队列可能会耗费非常大的内存,甚至OOM。
- newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool:要问题是线程数最大数是Integer.MAX_VALUE,可能会创建数量非常多的线程,甚至OOM。
@Async默认异步配置使用的是SimpleAsyncTaskExecutor,该线程池默认来一个任务创建一个线程,若系统中不断的创建线程,最终会导致系统占用内存过高,引发OutOfMemoryError错误。
针对线程创建问题,SimpleAsyncTaskExecutor提供了限流机制,通过concurrencyLimit属性来控制开关,当concurrencyLimit>=0时开启限流机制,默认关闭限流机制即concurrencyLimit=-1,当关闭情况下,会不断创建新的线程来处理任务。基于默认配置,SimpleAsyncTaskExecutor并不是严格意义的线程池,达不到线程复用的功能。
@Async应用自定义线程池
自定义线程池,可对系统中线程池更加细粒度的控制,方便调整线程池大小配置,线程执行异常控制和处理。在设置系统自定义线程池代替默认线程池时,虽可通过多种模式设置,但替换默认线程池最终产生的线程池有且只能设置一个(不能设置多个类继承AsyncConfigurer)。自定义线程池有如下模式:
- 重新实现接口AsyncConfigurer
- 继承AsyncConfigurerSupport
- 配置由自定义的TaskExecutor替代内置的任务执行器
通过查看Spring源码关于@Async的默认调用规则,会优先查询源码中实现AsyncConfigurer这个接口的类,实现这个接口的类为AsyncConfigurerSupport。但默认配置的线程池和异步处理方法均为空,所以,无论是继承或者重新实现接口,都需指定一个线程池。且重新实现 public Executor getAsyncExecutor()方法。
实现接口AsyncConfigurer
- @Configuration
- publicclassAsyncConfigurationimplementsAsyncConfigurer{
- @Bean("kingAsyncExecutor")
- publicThreadPoolTaskExecutorexecutor(){
- ThreadPoolTaskExecutorexecutor=newThreadPoolTaskExecutor();
- intcorePoolSize=10;
- executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
- intmaxPoolSize=50;
- executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
- intqueueCapacity=10;
- executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
- executor.setRejectedExecutionHandler(newThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
- StringthreadNamePrefix="kingDeeAsyncExecutor-";
- executor.setThreadNamePrefix(threadNamePrefix);
- executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
- //使用自定义的跨线程的请求级别线程工厂类19intawaitTerminationSeconds=5;
- executor.setAwaitTerminationSeconds(awaitTerminationSeconds);
- executor.initialize();
- returnexecutor;
- }
- @Override
- publicExecutorgetAsyncExecutor(){
- returnexecutor();
- }
- @Override
- publicAsyncUncaughtExceptionHandlergetAsyncUncaughtExceptionHandler(){
- return(ex,method,params)->ErrorLogger.getInstance().log(String.format("执行异步任务'%s'",method),ex);
- }
- }
继承AsyncConfigurerSupport
- @Configuration
- @EnableAsync
- classSpringAsyncConfigurerextendsAsyncConfigurerSupport{
- @Bean
- publicThreadPoolTaskExecutorasyncExecutor(){
- ThreadPoolTaskExecutorthreadPool=newThreadPoolTaskExecutor();
- threadPool.setCorePoolSize(3);
- threadPool.setMaxPoolSize(3);
- threadPool.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);
- threadPool.setAwaitTerminationSeconds(60*15);
- returnthreadPool;
- }
- @Override
- publicExecutorgetAsyncExecutor(){
- returnasyncExecutor;
- }
- @Override
- publicAsyncUncaughtExceptionHandlergetAsyncUncaughtExceptionHandler(){
- return(ex,method,params)->ErrorLogger.getInstance().log(String.format("执行异步任务'%s'",method),ex);
- }
- }
配置自定义的TaskExecutor
由于AsyncConfigurer的默认线程池在源码中为空,Spring通过beanFactory.getBean(TaskExecutor.class)先查看是否有线程池,未配置时,通过beanFactory.getBean(DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME, Executor.class),又查询是否存在默认名称为TaskExecutor的线程池。
所以可以在项目中,定义名称为TaskExecutor的bean生成一个默认线程池。也可不指定线程池的名称,申明一个线程池,本身底层是基于TaskExecutor.class便可。
比如:
Executor.class:ThreadPoolExecutorAdapter->ThreadPoolExecutor->AbstractExecutorService->ExecutorService->Executor
这样的模式,最终底层为Executor.class,在替换默认的线程池时,需设置默认的线程池名称为TaskExecutor
TaskExecutor.class:ThreadPoolTaskExecutor->SchedulingTaskExecutor->AsyncTaskExecutor->TaskExecutor
这样的模式,最终底层为TaskExecutor.class,在替换默认的线程池时,可不指定线程池名称。
- @EnableAsync
- @Configuration
- publicclassTaskPoolConfig{
- @Bean(name=AsyncExecutionAspectSupport.DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME)
- publicExecutortaskExecutor(){
- ThreadPoolTaskExecutorexecutor=newThreadPoolTaskExecutor();
- //核心线程池大小
- executor.setCorePoolSize(10);
- //最大线程数
- executor.setMaxPoolSize(20);
- //队列容量
- executor.setQueueCapacity(200);
- //活跃时间
- executor.setKeepAliveSeconds(60);
- //线程名字前缀
- executor.setThreadNamePrefix("taskExecutor-");
- executor.setRejectedExecutionHandler(newThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
- returnexecutor;
- }
- @Bean(name="new_task")
- publicExecutortaskExecutor(){
- ThreadPoolTaskExecutorexecutor=newThreadPoolTaskExecutor();
- //核心线程池大小
- executor.setCorePoolSize(10);
- //最大线程数
- executor.setMaxPoolSize(20);
- //队列容量
- executor.setQueueCapacity(200);
- //活跃时间
- executor.setKeepAliveSeconds(60);
- //线程名字前缀
- executor.setThreadNamePrefix("taskExecutor-");
- executor.setRejectedExecutionHandler(newThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
- returnexecutor;
- }
- }
多个线程池
@Async注解,使用系统默认或者自定义的线程池(代替默认线程池)。可在项目中设置多个线程池,在异步调用时,指明需要调用的线程池名称,如@Async("new_task")。
@Async部分重要源码解析
源码-获取线程池方法
源码-设置默认线程池defaultExecutor,默认是空的,当重新实现接口AsyncConfigurer的getAsyncExecutor()时,可以设置默认的线程池。
源码-都没有找到项目中设置的默认线程池时,采用spring 默认的线程池。