SpringBoot+@Async注解-异步调用

news2024/11/17 21:26:16

编程开发里，使用java异步执行方法可以让程序同时处理多个请求业务，提升吞吐量来缩短业务的执行时间，在springboot的程序应用中，提供了@Async注解来实现异步执行方法。

在业务开发中，有些时候是不需要立即返回业务的处理结果，比如物联网设备上报的数据，当设备把数据上报物联网IOT平台后，订阅端通过MQ或者最简单也最常用的HTTP(S)方式订阅物联网数据，订阅端拿到数据后，一般是需要告知数据推送端(发布者)已经收到数据，在这种应用场景下，设备的数据有多种业务，报警策略的业务执行报警通知，入库时序数据库，转发到客户平台，把设备数据传入人工智能AI等。

如果这些操作使用同步的方式，那么处理完业务要花很长一段时间，如果使用的HTPPS方式订阅的，那么极有可能HTTP会话已经超时了，还没有得到返回确认，那数据推送端会认为你订阅端没收到，如果数据推送端有重发策略，那么订阅端可能会多次收到相同的数据消息，这样的话会影响具体的业务。

在springboot里使用@Async只需要两步

1.在主函数上加@EnableAsync 开启异步配置

2.在需要用到异步的地方使用@Async 申明该方法是一个异步任务

package boot.example.async;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;

/**
 * 蚂蚁舞
 */
@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class ApplicationAsync {
    public static void main( String[] args ) {
        SpringApplication.run(ApplicationAsync.class, args);
        System.out.println( "Hello Async!" );
    }

}

package boot.example.async.controller;


import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;

/**
 * 蚂蚁舞
 */
@Service
public class BootAsyncService {

    @Async
    void doAsyncWork(int count){
        System.out.println("当前异步方法的计数值:"+count);

    }

}

使用http接口来测试异步

package boot.example.async.controller;

import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import javax.annotation.Resource;

@RestController
@RequestMapping(value="/")
public class BootAsyncController {

    @Resource
    private BootAsyncService bootAsyncService;

    public int count = 0;
    @RequestMapping(value="/async")
    public int async() {
        count++;
        bootAsyncService.doAsyncWork(count);
        return count;
    }


}

启动springboot后在浏览器访问对应的路径便可调用异步Service方法，

在这个方法里可以处理业务逻辑，可以直接插入数据库，可以通过HTTP RestTemplate调用其他的微服务接口，在demo或者一些简单的应用中，这样做，使用起来特别方便，而且还特别流畅，提高了程序处理消息的能力，那如果说并发量不断地上升，异步的线程将会达到很多很多。

实际上使用@Async注解是有一个隐藏的坑，我用的是SpringBoot2.x，开启注解后默认使用的线程池是SimpleAsyncTaskExecutor， 只要方法上有@Async注解(@Async在有些方法上不会执行异步子线程的)，当主线程调用这个方法时，会开启一个新的异步子线程去处理业务逻辑，与调用它的主线程便没有了多少关联了，那就是说不断的调用此方法，不断地去创建异步子线程，无休无止的。

如果这个方法的业务出现问题，数据库断了连接，调用其他微服务也是超时的，子线程又在不断地创建，这种情况持续下去，是会造成OOM(Out Of Memory, 内存用完了)问题的。

如此，最终的结果可能是，该服务在线啊，能访问到呢，啥原因呢？为啥我的程序停了？云商更新给我重启了？崩了！

为了尽可能的避免内存用完，使用@Async注解需要用到自定义线程池

package boot.example.async.config;


import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.task.TaskExecutor;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

@Configuration
public class AsyncTaskExecutorBeanConfig {
    @Bean
    public TaskExecutor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);        // 设置核心线程数
        executor.setMaxPoolSize(20);        // 设置最大线程数
        executor.setQueueCapacity(20);      // 设置队列容量
        executor.setKeepAliveSeconds(12);   // 设置线程活跃时间（秒）
        executor.setThreadNamePrefix("async-thread-");  // 设置默认线程名称
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); // 设置拒绝策略
        executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true); // 等待所有任务结束后再关闭线程池
        executor.setAwaitTerminationSeconds(60);
        return executor;
    }

}

主要设置说明

executor.setCorePoolSize(10) 线程池创建的核心线程数，线程池维护线程的最少线程量，如果程序没有调用加@Async异步，线程池中的核心线程会一直存活，如果不设置默认是1

另外，这里有一个设置executor.setAllowCoreThreadTimeOut(true) 如果这样设置了，核心线程会超时关闭的，它的默认值是false

executor.setMaxPoolSize(20) 线程池内最大线程的数量，当线程数大于等于核心线程数(corePoolSize)，并且任务队列（queueCapacity）满了，线程池会创建线程来处理新的业务，但是当队列满了，而且线程数已经达到了了最大线程数量（maxPoolSize),线程池只得拒绝处理业务了，根据设置的策略来丢弃子线程或者抛出异常，避免了不断创建线程造成内存用完的情况

executor.setQueueCapacity(20) 队列容量，只有当核心线程数（corePoolSize）达到最大时，新业务会放在队列中排队等待执行

executor.setKeepAliveSeconds(12) 线程活跃时间（秒）当线程空闲后，时间达到设置的时间时，线程会自动退出，直到线程数量等于核心线程数(corePoolSize) 如果设置了executor.setAllowCoreThreadTimeOut(true)，那么核心线程数也要按照这个设置，超时后退出

executor.setThreadNamePrefix("async-thread-") 设置默认线程名称，这个名称会在日志内打印的，配置了日志的话，可以大概通过日志在某个时间区间内确定线程的数量，线程有没有使用到线程池的最大线程数量，还是说一直在核心线程数内，这样对于程序线上的运行有维护参考价值

executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()) 设置拒绝策略，根据具体的策略执行拒绝，有效的避免了线程的不断创建

executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true) 等待所有任务结束后再关闭线程池

executor.setAwaitTerminationSeconds(60) 等待时间，和executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true)一起使用，在这个时间之后强制关闭所有任务了

这里备注下常用策略

.CallerRunsPolicy()：交由调用方法的主线程运行，比如从controller接口层进入后的线程，如此这个主线程自己去执行该任务，那么变成了同步执行了。

.AbortPolicy()：默认策略，如果线程池队列满了，丢掉后进来的线程任务，不让他们进入队列，同时抛出异常。

.DiscardPolicy()：如果线程池队列满了，直接丢掉后进来的任务，不让他们进入队列，不会有任何异常抛出。

.DiscardOldestPolicy()：线程队列有多大，那么队列里的线程都是最新的，老的全部丢掉，可以这样理解，两种情况，第一种情况是未进入队列的线程数小于队列中已存在的线程数，那么会丢掉队列中最前进入的的线程任务，使得未进入队列的线程数全部进入线程，第二种情况，未进入队列的线程数很多很多，队列里的线程数一直被丢掉，那么最终只留下了未进入队列线程最后的那些线程。

修改一下bean的配置，将核心线程数和队列还有异步的最大线程数降下来，方便测试

    @Bean
    public TaskExecutor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(2);        // 设置核心线程数
        //executor.setAllowCoreThreadTimeOut(true);
        executor.setMaxPoolSize(4);        // 设置最大线程数
        executor.setQueueCapacity(2);      // 设置队列容量
        executor.setKeepAliveSeconds(6);   // 设置线程活跃时间（秒）
        executor.setThreadNamePrefix("async-thread-");  // 设置默认线程名称
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); // 设置拒绝策略
        executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true); // 等待所有任务结束后再关闭线程池
        executor.setAwaitTerminationSeconds(60);
        return executor;
    }

修改service，假设work1异步方法执行要120s，work2异步方法执行要10s ，work3不用异步方法

@Service
public class BootAsyncService {

    private final Logger log =  LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Async
    void doAsyncWork1(int count) {
        log.info("1-开始-当前方法的计数值:"+count);
        try {
            // 假设需要120s处理业务
            Thread.sleep(120*1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        log.info("1-结束-当前方法的计数值:"+count);
    }

    @Async
    void doAsyncWork2(int count) {
        log.info("2-开始-当前方法的计数值:"+count);
        try {
            // 假设需要10s处理业务
            Thread.sleep(10*1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        log.info("2-结束-当前方法的计数值:"+count);
    }

    //@Async
    void doAsyncWork3(int count) {
        log.info("3-开始-当前方法的计数值:"+count);
        try {
            Thread.sleep(120*1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        log.info("3-结束-当前方法的计数值:"+count);
    }
}

controller

@RestController
@RequestMapping(value="/")
public class BootAsyncController {

    private final Logger log =  LoggerFactory.getLogger(this.getClass());
    
    @Resource
    private BootAsyncService bootAsyncService;

    public int count = 0;
    @PostMapping(value="/async1")
    public int async1() {
        count++;
        log.info("1数据消息进入:"+count);
        bootAsyncService.doAsyncWork1(count);
        return count;
    }

    @PostMapping(value="/async2")
    public int async2() {
        count++;
        log.info("2数据消息进入:"+count);
        bootAsyncService.doAsyncWork2(count);
        return count;
    }

    @PostMapping(value="/async3")
    public int async3() {
        count++;
        log.info("3数据消息进入:"+count);
        bootAsyncService.doAsyncWork3(count);
        return count;
    }

}

为了测试方便，使用了swagger2 + swagger-bootstrap-ui

        <dependency>
            <groupId>io.springfox</groupId>
            <artifactId>springfox-swagger2</artifactId>
            <version>2.9.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.github.xiaoymin</groupId>
            <artifactId>swagger-bootstrap-ui</artifactId>
            <version>1.9.2</version>
        </dependency>
package boot.example.async.config;

import com.google.common.base.Predicates;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import springfox.documentation.builders.ApiInfoBuilder;
import springfox.documentation.builders.PathSelectors;
import springfox.documentation.builders.RequestHandlerSelectors;
import springfox.documentation.service.ApiInfo;
import springfox.documentation.spi.DocumentationType;
import springfox.documentation.spring.web.plugins.Docket;
import springfox.documentation.swagger2.annotations.EnableSwagger2;

/**
 *  蚂蚁舞
 */
@Configuration
@EnableSwagger2
public class SwaggerConfig {

    @Bean
    public Docket createRestApi(){
        return new Docket(DocumentationType.SWAGGER_2).apiInfo(apiInfo()).select()
                .apis(RequestHandlerSelectors.any()).paths(PathSelectors.any())
                .paths(Predicates.not(PathSelectors.regex("/error.*")))
                .paths(PathSelectors.regex("/.*"))
                .build().apiInfo(apiInfo());
    }

    private ApiInfo apiInfo(){
        return new ApiInfoBuilder()
                .title("SpringBoot Async 异步Demo")
                .description("SpringBoot Async 异步Demo")
                .version("0.01")
                .build();
    }

    /**
     * http://localhost:xxxx/doc.html  地址和端口根据实际项目查看
     */


}

核心线程数 2 队列容量 2 最大线程数4

那么最大能够处理的业务是异步线程最大线程数和队列容量 4+2

如此测试9条线程 1， 2， 3， 4，5， 6， 7， 8， 9

.AbortPolicy()模式

executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());

访问浏览器进行测试，当该接口调用到第七次，第八次，第九次的时候，就抛出了异常

Executor [java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor@2e57ce8f[Running, pool size = 4, active threads = 4, queued tasks = 2, completed tasks = 0]] did not accept task: org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionInterceptor$$Lambda$352/2047819523@4e39f9bb

从这个段异常信息得知，队列tasks(配置的2)用完了，最大线程数(配置的4)也用完了，那么异步线程不管是队列容量还是已经正在执行业务的异步子线程，都还没有空闲出来，此时，按照AbortPolicy()模式，丢掉后面进来的子线程，并且抛出异常，告诉你子线程用完了，别挤进来了。

再看看控制台

可以看到 外部通过浏览器访问了9次接口，那就是说，产生了9条接口接收执行的主线程，把业务交给@Async申明的异步任务，4个异步线程正在执行 = 自定义线程池最大4条异步线程(图中计数值1,2,5,6)，同时队列里有2条线程正在等待执行(图中的3,4)，另外还有三条线程只是在接口主线程调用了异步任务，但是抛出异常并且返回异常信息了，没有机会进入异步线程(图中的7,8,9)

分析可知，1,2,5,6,3,4是执行了业务的，7,8,9被抛弃了，抛出异常业务丢失

这里为什么线程5和6先执行业务，3和4反而等待，是因为2条核心线程数正在执行1和2，那么3和4就进入队列里，后面的5和6就线程池增加线程了，增加到最大值，4，那就是只能增加2条线程，刚好5和6去执行

.DiscardPolicy()模式

executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());

DiscardPolicy()模式和AbortPolicy()模式的区别是DiscardPolicy()模式不抛出异常，其他是一样的

.DiscardOldestPolicy()模式

executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()); // 设置拒绝策略

访问浏览器进行测试，执行九次，可以看到返回的9

再看看控制台

可以看到 外部通过浏览器访问了9次接口，产生了9条接口接收执行的主线程，把业务交给@Async申明的异步任务，4个异步线程正在执行(图中计数值1,2,5,6)，按理来说队列里有2条线程正在等待执行(图中的3,4)，但是，7 8 9三条异步线程来了，如此，最老最前的3和4会被丢掉，7和8会进入异步线程队列里，但是队列的容量只有2条，那么7也要被丢弃，如此只有8和9进入队列等待，直到之前的异步线程空闲后，再来执行8和9的线程任务了。

分析可知，执行了业务的线程只有1,2,5,6,8,9 其他的3,4,7被抛弃了，没有执行业务

.CallerRunsPolicy()模式

executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); // 设置拒绝策略

访问浏览器进行测试，执行第七次，http请求接口就卡住保持会话等待返回了，这是我再访问另一个接口（这个接口异步任务的时间稍短，很快就返回8这个数据），再访问一次 async2 这样访问总共9次

控制台输出

可以看到 外部通过浏览器访问了访问2个接口，总共9次访问，产生了9条接口接收执行的主线程，把业务交给@Async申明的异步任务，4个异步线程正在执行(图中计数值1,2,5,6)，队列里有2条线程正在等待执行(图中的3,4)，这是第七次访问产生了的主线程没有拿到异步的子线程，因此直接使用主线程去执行业务了(demo默认阻塞了120s)，这时这个访问放一边，在通过接口2访问，那就是第 8和第 9条，可以从图里看到8和9执行的也是主线程的同步方法(demo默认阻塞时间10s,因此可以看到先结束)，然后7通过主线程同步执行完业务返回，异步的1，2, 5, 6执行业务完成后空出的线程给到队列等待的线程 3和4去执行业务。

分析，这种方式，1,2,3,4,5,6,7,8,9共9条线程都进入了业务，其中 7,8,9是异步的，如果说推送端要你订阅端确认返回的话，会话时间太长，可能推送端会以为你订阅端没收到，重新发送数据，那这样业务可能就会重复执行，所以，能够满足异步返回，可以用这种方式，有时候程序就是那么2-4s的事，能接受的

在使用@Async时，有时候和Springboot事件监听一起使用

    @Resource
    private ApplicationContext applicationContext;


    @PostMapping(value="/async4")
    public int async4() {
        count++;
        log.info("4数据消息进入:"+count);
        AsyncEvent asyncEvent = new AsyncEvent();
        asyncEvent.setCount(count);
        applicationContext.publishEvent(asyncEvent);
        return count;
    }

AsyncEvent

package boot.example.async.controller;

/**
 * 蚂蚁舞
 */
public class AsyncEvent {

    private int count;

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }


}

AsyncListenerService

package boot.example.async.controller;


import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.context.event.EventListener;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class AsyncListenerService {

    private final Logger log =  LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    @Async
    @EventListener(AsyncEvent.class)
    public void doAsyncWork4(AsyncEvent asyncEvent) {
        log.info("4-开始-当前方法的计数值:"+asyncEvent.getCount());
        try {
            // 假设需要120s处理业务
            Thread.sleep(120*1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        log.info("4-结束-当前方法的计数值:"+asyncEvent.getCount());
    }
}

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AI架构师的定义 “AI 架构师”是以深度学习为代表的第三次AI热潮所催生的新型复合型人才&#xff0c;它的产生最本质的驱动因素是AI产业化落地应用的蓬勃发展对人才的需求&#xff0c;深度学习突出的工程属性也特别需要复合型人才来驾驭。 从字面来看&#xff0c;AI架构师的“…
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Pytorch深度学习实战3-8：详解数据可视化组件TensorBoard安装与使用

Pytorch深度学习实战3-8：详解数据可视化组件TensorBoard安装与使用

目录1 什么是Tensorboard&#xff1f;2 Tensorboard安装3 Tensorboard可视化流程4 Tensorboard可视化实例4.1 常量可视化4.2 特征图可视化1 什么是Tensorboard&#xff1f; 在深度学习领域&#xff0c;网络内部如同黑箱&#xff0c;其中包含大量的连接参数&#xff0c;这给人工…
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续航乱标销量低迷！ 零跑汽车短时“掉”电快 ？

续航乱标销量低迷！ 零跑汽车短时“掉”电快 ？

【锋巢网】 进入3月&#xff0c;行业复苏的景象映入眼帘&#xff0c;但是新能源车企却有人欢喜有人愁。 近日&#xff0c;各大新能源车企公布了自家2月份的销量数据&#xff0c;整体来看&#xff0c;部分新能源车企在2月份的交付量战绩显著&#xff0c;涨幅颇高。其中&#x…
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class01：VUE简介与实例挂载

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目录一、VUE简介1. 介绍2. 学习内容3. 引入Vue4. 全局配置5. Vue Devtools安装二、挂载Vue实例一、VUE简介 1. 介绍 Vue 是一套用于构建用户界面的渐进式框架。与其它大型框架不同的是&#xff0c;Vue 被设计为可以自底向上逐层应用。Vue 的核心库只关注视图层&#xff0c;不…
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