【开源项目】SofaBoot实现Spring Bean 异步初始化的源码拆解

news2024/12/23 23:08:28

使用场景

在实际使用 Spring/Spring Boot 开发中，一些 Bean 在初始化过程中执行准备操作，如拉取远程配置、初始化数据源等等。在应用启动期间，这些 Bean 会增加 Spring 上下文刷新时间，导致应用启动耗时变长。

Demo展示

SpringBoot案例

MaxBean实例

@Slf4j
public class MaxBean {

    public void init() throws Exception {
        Thread.sleep(5000);
        log.info("maxBean init ok");
    }
}

WhyBean实例

@Slf4j
public class WhyBean {

    public void init() throws Exception {
        Thread.sleep(5000);
        log.info("whyBean init ok");
    }
}

系统启动

@SpringBootApplication
public class DemoSofabootApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoSofabootApplication.class, args);
    }

    @Bean(name = "maxBean", initMethod = "init")
    public MaxBean maxBean() {
        return new MaxBean();
    }

    @Bean(name = "whyBean", initMethod = "init")
    public WhyBean whyBean() {
        return new WhyBean();
    }

}

启动日志输出，花了11s钟

2023-06-06 13:45:51.219  INFO 21320 --- [           main] com.charles.entity.MaxBean               : maxBean init ok
2023-06-06 13:45:56.220  INFO 21320 --- [           main] com.charles.entity.WhyBean               : whyBean init ok
2023-06-06 13:45:56.483  INFO 21320 --- [           main] o.s.b.w.embedded.tomcat.TomcatWebServer  : Tomcat started on port(s): 8080 (http) with context path ''
2023-06-06 13:45:56.492  INFO 21320 --- [           main] com.charles.DemoSofabootApplication      : Started DemoSofabootApplication in 11.893 seconds (JVM running for 12.746)

Sofa优化

修改依赖，设置父pom为sofaboot-dependencies，引入runtime-sofa-boot-starter。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <groupId>com.alipay.sofa</groupId>
        <artifactId>sofaboot-dependencies</artifactId>
        <version>3.18.0</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.charles</groupId>
    <artifactId>demo-sofaboot</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>demo-sofaboot</name>
    <description>demo-sofaboot</description>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
        <spring-boot.version>2.6.13</spring-boot.version>
        <sofa.boot.version>3.18.0</sofa.boot.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.alipay.sofa</groupId>
            <artifactId>runtime-sofa-boot-starter</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
                <version>${spring-boot.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <version>3.8.1</version>
                <configuration>
                    <source>1.8</source>
                    <target>1.8</target>
                    <encoding>UTF-8</encoding>
                </configuration>
            </plugin>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <version>${spring-boot.version}</version>
                <configuration>
                    <mainClass>com.charles.DemoSofabootApplication</mainClass>
                    <skip>true</skip>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <id>repackage</id>
                        <goals>
                            <goal>repackage</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

添加配置项

spring:
  application:
    name: demo-sofaboot

修改系统启动，添加注解SofaAsyncInit。

@SpringBootApplication
public class DemoSofabootApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DemoSofabootApplication.class, args);
    }

    @Bean(name = "maxBean", initMethod = "init")
    @SofaAsyncInit
    public MaxBean maxBean() {
        return new MaxBean();
    }

    @Bean(name = "whyBean", initMethod = "init")
    @SofaAsyncInit
    public WhyBean whyBean() {
        return new WhyBean();
    }

}

启动日志，启动时间花费了6.8s左右

2023-06-06 13:48:42.440  INFO 10528 --- [bean-1-thread-2] com.charles.entity.WhyBean               : whyBean init ok
2023-06-06 13:48:42.440  INFO 10528 --- [bean-1-thread-1] com.charles.entity.MaxBean               : maxBean init ok
2023-06-06 13:48:42.440  INFO 10528 --- [bean-1-thread-1] com.alipay.sofa                          : com.charles.entity.MaxBean(maxBean) init method execute 5013ms, moduleName: RootApplicationContext.
2023-06-06 13:48:42.440  INFO 10528 --- [bean-1-thread-2] com.alipay.sofa                          : com.charles.entity.WhyBean(whyBean) init method execute 5009ms, moduleName: RootApplicationContext.
2023-06-06 13:48:42.450  INFO 10528 --- [           main] com.charles.DemoSofabootApplication      : Started DemoSofabootApplication in 6.883 seconds (JVM running for 7.535)

源码理解

AsyncInitBeanFactoryPostProcessor

AsyncInitBeanFactoryPostProcessor#postProcessBeanFactory，系统启动的时候，执行AbstractApplicationContext#invokeBeanFactoryPostProcessors，触发所有的BeanFactoryPostProcessor，执行BeanFactoryPostProcessor#postProcessBeanFactory。AsyncInitBeanFactoryPostProcessor实现了BeanFactoryPostProcessor，会扫描到带有SofaAsyncInit的Bean。

    @Override
    public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) throws BeansException {
        Arrays.stream(beanFactory.getBeanDefinitionNames())
                .collect(Collectors.toMap(Function.identity(), beanFactory::getBeanDefinition))
                .forEach((key, value) -> scanAsyncInitBeanDefinition(key, value, beanFactory));
    }

AsyncInitBeanFactoryPostProcessor#scanAsyncInitBeanDefinitionOnClass，扫描到带有SofaAsyncInit的Bean，收集起来。

    private void scanAsyncInitBeanDefinitionOnClass(String beanId, Class<?> beanClass,
                                                    BeanDefinition beanDefinition,
                                                    ConfigurableListableBeanFactory beanFactory) {
        // See issue: https://github.com/sofastack/sofa-boot/issues/835
        SofaAsyncInit sofaAsyncInitAnnotation = AnnotationUtils.findAnnotation(beanClass,
            SofaAsyncInit.class);
        registerAsyncInitBean(beanId, sofaAsyncInitAnnotation, beanDefinition);
    }

    private void registerAsyncInitBean(String beanId, SofaAsyncInit sofaAsyncInitAnnotation,
                                       BeanDefinition beanDefinition) {
        if (sofaAsyncInitAnnotation == null) {
            return;
        }
        PlaceHolderAnnotationInvocationHandler.AnnotationWrapperBuilder<SofaAsyncInit> wrapperBuilder = PlaceHolderAnnotationInvocationHandler.AnnotationWrapperBuilder
            .wrap(sofaAsyncInitAnnotation).withBinder(binder);
        sofaAsyncInitAnnotation = wrapperBuilder.build();

        if (sofaAsyncInitAnnotation.value()) {
            AsyncInitBeanHolder.registerAsyncInitBean(moduleName, beanId,
                beanDefinition.getInitMethodName());
        }
    }

AsyncInitBeanHolder对于收集到的Bean的处理，就是存放到Map集合中。

public class AsyncInitBeanHolder {
    private static final ConcurrentMap<String, Map<String, String>> asyncBeanInfos = new ConcurrentHashMap<String, Map<String, String>>();

    public static void registerAsyncInitBean(String moduleName, String beanId, String methodName) {
        if (moduleName == null || beanId == null || methodName == null) {
            return;
        }

        Map<String, String> asyncBeanInfosInModule = asyncBeanInfos.get(moduleName);
        if (asyncBeanInfosInModule == null) {
            asyncBeanInfos.putIfAbsent(moduleName, new ConcurrentHashMap<String, String>());
            asyncBeanInfosInModule = asyncBeanInfos.get(moduleName);
        }

        asyncBeanInfosInModule.put(beanId, methodName);
    }

    public static String getAsyncInitMethodName(String moduleName, String beanId) {
        Map<String, String> asyncBeanInfosInModule;
        asyncBeanInfosInModule = (moduleName == null) ? null : asyncBeanInfos.get(moduleName);
        return (beanId == null || asyncBeanInfosInModule == null) ? null : asyncBeanInfosInModule
            .get(beanId);
    }
}

AsyncProxyBeanPostProcessor

AsyncProxyBeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization，AsyncProxyBeanPostProcessor 类实现了 BeanPostProcessor 接口，并重写了其 postProcessBeforeInitialization 方法。如果在AsyncInitBeanHolder找到对应的数据，就会生成相应的代理类。

    @Override
    public Object postProcessBeforeInitialization(Object bean, String beanName)
                                                                               throws BeansException {
        String methodName = AsyncInitBeanHolder.getAsyncInitMethodName(moduleName, beanName);
        if (methodName == null || methodName.length() == 0) {
            return bean;
        }

        ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
        proxyFactory.setTargetClass(bean.getClass());
        proxyFactory.setProxyTargetClass(true);
        AsyncInitializeBeanMethodInvoker asyncInitializeBeanMethodInvoker = new AsyncInitializeBeanMethodInvoker(
            bean, beanName, methodName);
        proxyFactory.addAdvice(asyncInitializeBeanMethodInvoker);
        return proxyFactory.getProxy();
    }

AsyncInitializeBeanMethodInvoker

AsyncProxyBeanPostProcessor.AsyncInitializeBeanMethodInvoker#invoke，代理的拦截器的核心就是把初始化方法扔到线程池中。

        @Override
        public Object invoke(final MethodInvocation invocation) throws Throwable {
            // if the spring refreshing is finished
            if (AsyncTaskExecutor.isStarted()) {
                return invocation.getMethod().invoke(targetObject, invocation.getArguments());
            }

            Method method = invocation.getMethod();
            final String methodName = method.getName();
            if (!isAsyncCalled && methodName.equals(asyncMethodName)) {
                isAsyncCalled = true;
                isAsyncCalling = true;
                AsyncTaskExecutor.submitTask(applicationContext.getEnvironment(), new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            long startTime = System.currentTimeMillis();
                            invocation.getMethod().invoke(targetObject, invocation.getArguments());
                            SofaLogger.info(String.format(
                                "%s(%s) %s method execute %dms, moduleName: %s.", targetObject
                                    .getClass().getName(), beanName, methodName, (System
                                    .currentTimeMillis() - startTime), moduleName));
                        } catch (Throwable e) {
                            throw new RuntimeException(e);
                        } finally {
                            initCountDownLatch.countDown();
                            isAsyncCalling = false;
                        }
                    }
                });
                return null;
            }

            if (isAsyncCalling) {
                long startTime = System.currentTimeMillis();
                initCountDownLatch.await();
                SofaLogger.info(String.format("%s(%s) %s method wait %dms, moduleName: %s.",
                    targetObject.getClass().getName(), beanName, methodName,
                    (System.currentTimeMillis() - startTime), moduleName));
            }
            return invocation.getMethod().invoke(targetObject, invocation.getArguments());
        }

AsyncTaskExecutionListener

AsyncTaskExecutionListener当监听到ContextRefreshedEvent，执行AsyncTaskExecutor.ensureAsyncTasksFinish();，保证线程池中的初始化任务都执行结束。

public class AsyncTaskExecutionListener implements PriorityOrdered,
                                       ApplicationListener<ContextRefreshedEvent>,
                                       ApplicationContextAware {
    private ApplicationContext applicationContext;

    @Override
    public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
        if (applicationContext.equals(event.getApplicationContext())) {
            AsyncTaskExecutor.ensureAsyncTasksFinish();
        }
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE + 1;
    }

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }
}

AsyncTaskExecutor#ensureAsyncTasksFinish，保证启动完毕之前所有的异步线程执行结束

    public static void ensureAsyncTasksFinish() {
        for (Future future : FUTURES) {
            try {
                future.get();
            } catch (Throwable e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        STARTED.set(true);
        FUTURES.clear();
        if (THREAD_POOL_REF.get() != null) {
            THREAD_POOL_REF.get().shutdown();
            THREAD_POOL_REF.set(null);
        }
    }

相关参考

  • https://mp.weixin.qq.com/s/brEKfqWbaGt3FvpuMqSoGg

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【大数据工具】Zookeeper 分布式集群和伪分布式安装

【大数据工具】Zookeeper 分布式集群和伪分布式安装

Zookeeper 安装 zookeeper 安装包下载地址&#xff1a;https://archive.apache.org/dist/zookeeper/ 1. 伪分布式部署 说明&#xff1a;伪分布即在一台服务器上通过不同端口模拟出分布式集群的效果&#xff0c;分布式一般 3 台起&#xff0c;一主两从。 说明&#xff1a;伪…
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华为OD机试真题 Java 实现【斗地主之顺子】【2023 B卷 100分】，附详细解题思路

华为OD机试真题 Java 实现【斗地主之顺子】【2023 B卷 100分】，附详细解题思路

一、题目描述 在斗地主扑克牌游戏中&#xff0c;扑克牌由小到大的顺序为: 3.4.5.6.7.8.9.10.J.Q.K A.2&#xff0c;玩家可以出的扑克牌阵型有: 单张、对子、顺子、飞机、炸弹等。 其中顺子的出牌规则为: 由至少 5 张由小到大连续递增的扑克牌组成&#xff0c;且不能包含 2。 …
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RK1126 NPU yolov5 6.2

RK1126 NPU yolov5 6.2

基于 rk npu &#xff0c; 实现 yolov5 6.2 模型推理 实现过程 ⚡️​ 编译 opencv 需根据自己路径修改. cmake -D CMAKE_BUILD_TYPERELEASE \-D CMAKE_C_COMPILER./gcc-arm-8.3-2019.02-x86_64-arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-gcc \-D CMAKE_CXX_COMPILER./gc…
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VMware虚拟机Ubuntu磁盘空间扩充详细教程

VMware虚拟机Ubuntu磁盘空间扩充详细教程

文章目录 一、写在前面二、具体步骤三、最后总结 一、写在前面 最近在做Linux内核相关实验的时候&#xff0c;发现有时候我们编译出来的内核太大&#xff0c;如果VMware虚拟机空间分配不足会导致编译Linux内核失败&#xff0c;经过摸索&#xff0c;发现可以扩充Ubuntu的磁盘空间…
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【Rust日报】2023-06-05 Effective Rust: 35种提升 Rust 代码的方法

【Rust日报】2023-06-05 Effective Rust: 35种提升 Rust 代码的方法

Effective Rust: 35种提升Rust代码的方法 这是一本关于 Rust 的最佳实践指南的电子书&#xff0c;其中包含了很多 Rust 编程的技巧和建议。 这篇指南分为多个章节&#xff0c;涵盖了 Rust 编程的各个方面, 他分别从 类型, 概念, 依赖, 工具 等几大类上阐述了 35 种提高 Rust 代…
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记录--你真的能区分JavaScript的各种导入导出方式吗？

记录--你真的能区分JavaScript的各种导入导出方式吗？

这里给大家分享我在网上总结出来的一些知识&#xff0c;希望对大家有所帮助 前言 &#x1f6f0;&#x1f6f0; 我们在无论是在查阅别人的代码&#xff0c;还是在实际项目开发的过程中&#xff0c;肯定都会使用导入导出的功能&#xff0c;有时候我们会搞混这几种方式到底有什么区…
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有哪些比较好的游戏图标推荐

有哪些比较好的游戏图标推荐

游戏图标设计在游戏UI中占有非常重要的地位。例如&#xff0c;当我们看到一个游戏的启动图标时&#xff0c;很容易区分它是哪个游戏。设计游戏图标不仅是一个图形&#xff0c;也是一个标志。 本文将通过各种游戏图标设计素材分享游戏图标的类别和设计游戏图标的思考。 1. 游戏…
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