原创

Spring系列第37篇:@EnableAsync & @Async 实现方法异步调用

1、本文内容

详解 @EnableAsync & @Async,主要分下面几个点进行介绍。

  1. 作用
  2. 用法
  3. 获取异步执行结果
  4. 自定义异步执行的线程池
  5. 自定义异常处理
  6. 线程隔离
  7. 源码 & 原理

2、作用

spring容器中实现bean方法的异步调用。

比如有个logService的bean,logservice中有个log方法用来记录日志,当调用logService.log(msg)的时候,希望异步执行,那么可以通过@EnableAsync & @Async来实现。

3、用法

2步

  1. 需要异步执行的方法上面使用@Async注解标注,若bean中所有的方法都需要异步执行,可以直接将@Async加载类上。
  2. @EnableAsync添加在spring配置类上,此时@Async注解才会起效。

常见2种用法

  1. 无返回值的
  2. 可以获取返回值的

4、无返回值的

用法

方法返回值不是Future类型的,被执行时,会立即返回,并且无法获取方法返回值,如:

@Async
public void log(String msg) throws InterruptedException {
    System.out.println("开始记录日志," + System.currentTimeMillis());
    //模拟耗时2秒
    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
    System.out.println("日志记录完毕," + System.currentTimeMillis());
}

案例

实现日志异步记录的功能。

LogService.log方法用来异步记录日志,需要使用@Async标注

package com.javacode2018.async.demo1;

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

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Component
public class LogService {
    @Async
    public void log(String msg) throws InterruptedException {
        System.out.println(Thread.currentThread() + "开始记录日志," + System.currentTimeMillis());
        //模拟耗时2秒
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        System.out.println(Thread.currentThread() + "日志记录完毕," + System.currentTimeMillis());
    }
}

来个spring配置类,需要加上@EnableAsync开启bean方法的异步调用.

package com.javacode2018.async.demo1;

import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;

@ComponentScan
@EnableAsync
public class MainConfig1 {
}

测试代码

package com.javacode2018.async;

import com.javacode2018.async.demo1.LogService;
import com.javacode2018.async.demo1.MainConfig1;
import org.junit.Test;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class AsyncTest {

    @Test
    public void test1() throws InterruptedException {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
        context.register(MainConfig1.class);
        context.refresh();
        LogService logService = context.getBean(LogService.class);
        System.out.println(Thread.currentThread() + " logService.log start," + System.currentTimeMillis());
        logService.log("异步执行方法!");
        System.out.println(Thread.currentThread() + " logService.log end," + System.currentTimeMillis());

        //休眠一下,防止@Test退出
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }

}

运行输出

Thread[main,5,main] logService.log start,1595223990417
Thread[main,5,main] logService.log end,1595223990432
Thread[SimpleAsyncTaskExecutor-1,5,main]开始记录日志,1595223990443
Thread[SimpleAsyncTaskExecutor-1,5,main]日志记录完毕,1595223992443

前2行输出,可以看出logService.log立即就返回了,后面2行来自于log方法,相差2秒左右。

前面2行在主线程中执行,后面2行在异步线程中执行。

5、获取异步返回值

用法

若需取异步执行结果,方法返回值必须为Future类型,使用spring提供的静态方法org.springframework.scheduling.annotation.AsyncResult#forValue创建返回值,如:

public Future<String> getGoodsInfo(long goodsId) throws InterruptedException {
    return AsyncResult.forValue(String.format("商品%s基本信息!", goodsId));
}

案例

场景:电商中商品详情页通常会有很多信息:商品基本信息、商品描述信息、商品评论信息,通过3个方法来或者这几个信息。

这3个方法之间无关联,所以可以采用异步的方式并行获取,提升效率。

下面是商品服务,内部3个方法都需要异步,所以直接在类上使用@Async标注了,每个方法内部休眠500毫秒,模拟一下耗时操作。

package com.javacode2018.async.demo2;

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.scheduling.annotation.AsyncResult;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Async
@Component
public class GoodsService {
    //模拟获取商品基本信息,内部耗时500毫秒
    public Future<String> getGoodsInfo(long goodsId) throws InterruptedException {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
        return AsyncResult.forValue(String.format("商品%s基本信息!", goodsId));
    }

    //模拟获取商品描述信息,内部耗时500毫秒
    public Future<String> getGoodsDesc(long goodsId) throws InterruptedException {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
        return AsyncResult.forValue(String.format("商品%s描述信息!", goodsId));
    }

    //模拟获取商品评论信息列表,内部耗时500毫秒
    public Future<List<String>> getGoodsComments(long goodsId) throws InterruptedException {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
        List<String> comments = Arrays.asList("评论1", "评论2");
        return AsyncResult.forValue(comments);
    }
}

来个spring配置类,需要加上@EnableAsync开启bean方法的异步调用.

package com.javacode2018.async.demo2;

import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;

@ComponentScan
@EnableAsync
public class MainConfig2 {
}

测试代码

@Test
public void test2() throws InterruptedException, ExecutionException {
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
    context.register(MainConfig2.class);
    context.refresh();
    GoodsService goodsService = context.getBean(GoodsService.class);

    long starTime = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("开始获取商品的各种信息");

    long goodsId = 1L;
    Future<String> goodsInfoFuture = goodsService.getGoodsInfo(goodsId);
    Future<String> goodsDescFuture = goodsService.getGoodsDesc(goodsId);
    Future<List<String>> goodsCommentsFuture = goodsService.getGoodsComments(goodsId);

    System.out.println(goodsInfoFuture.get());
    System.out.println(goodsDescFuture.get());
    System.out.println(goodsCommentsFuture.get());

    System.out.println("商品信息获取完毕,总耗时(ms):" + (System.currentTimeMillis() - starTime));

    //休眠一下,防止@Test退出
    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
}

运行输出

开始获取商品的各种信息
商品1基本信息!
商品1描述信息!
[评论1, 评论2]
商品信息获取完毕,总耗时(ms):525

3个方法总计耗时500毫秒左右。

如果不采用异步的方式,3个方法会同步执行,耗时差不多1.5秒,来试试,将GoodsService上的@Async去掉,然后再次执行测试案例,输出

开始获取商品的各种信息
商品1基本信息!
商品1描述信息!
[评论1, 评论2]
商品信息获取完毕,总耗时(ms):1503

这个案例大家可以借鉴一下,按照这个思路可以去优化一下你们的代码,方法之间无关联的可以采用异步的方式,并行去获取,最终耗时为最长的那个方法,整体相对于同步的方式性能提升不少。

6、自定义异步执行的线程池

默认情况下,@EnableAsync使用内置的线程池来异步调用方法,不过我们也可以自定义异步执行任务的线程池。

有2种方式来自定义异步处理的线程池

方式1

在spring容器中定义一个线程池类型的bean,bean名称必须是taskExecutor

@Bean
public Executor taskExecutor() {
    ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    executor.setCorePoolSize(10);
    executor.setMaxPoolSize(100);
    executor.setThreadNamePrefix("my-thread-");
    return executor;
}

方式2

定义一个bean,实现AsyncConfigurer接口中的getAsyncExecutor方法,这个方法需要返回自定义的线程池,案例代码:

package com.javacode2018.async.demo3;

import com.javacode2018.async.demo1.LogService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.lang.Nullable;
import org.springframework.scheduling.annotation.AsyncConfigurer;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

import java.util.concurrent.Executor;

@EnableAsync
public class MainConfig3 {

    @Bean
    public LogService logService() {
        return new LogService();
    }

    /**
     * 定义一个AsyncConfigurer类型的bean,实现getAsyncExecutor方法,返回自定义的线程池
     *
     * @param executor
     * @return
     */
    @Bean
    public AsyncConfigurer asyncConfigurer(@Qualifier("logExecutors") Executor executor) {
        return new AsyncConfigurer() {
            @Nullable
            @Override
            public Executor getAsyncExecutor() {
                return executor;
            }
        };
    }

    /**
     * 定义一个线程池,用来异步处理日志方法调用
     *
     * @return
     */
    @Bean
    public Executor logExecutors() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(100);
        //线程名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("log-thread-"); //@1
        return executor;
    }

}

@1自定义的线程池中线程名称前缀为log-thread-,运行下面测试代码

@Test
public void test3() throws InterruptedException {
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
    context.register(MainConfig3.class);
    context.refresh();
    LogService logService = context.getBean(LogService.class);
    System.out.println(Thread.currentThread() + " logService.log start," + System.currentTimeMillis());
    logService.log("异步执行方法!");
    System.out.println(Thread.currentThread() + " logService.log end," + System.currentTimeMillis());

    //休眠一下,防止@Test退出
    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
}

输出

Thread[main,5,main] logService.log start,1595228732914
Thread[main,5,main] logService.log end,1595228732921
Thread[log-thread-1,5,main]开始记录日志,1595228732930
Thread[log-thread-1,5,main]日志记录完毕,1595228734931

最后2行日志中线程名称是log-thread-,正是我们自定义线程池中的线程。

7、自定义异常处理

异步方法若发生了异常,我们如何获取异常信息呢?此时可以通过自定义异常处理来解决。

异常处理分2种情况

  1. 当返回值是Future的时候,方法内部有异常的时候,异常会向外抛出,可以对Future.get采用try..catch来捕获异常
  2. 当返回值不是Future的时候,可以自定义一个bean,实现AsyncConfigurer接口中的getAsyncUncaughtExceptionHandler方法,返回自定义的异常处理器

情况1:返回值为Future类型

用法

通过try..catch来捕获异常,如下

try {
    Future<String> future = logService.mockException();
    System.out.println(future.get());
} catch (ExecutionException e) {
    System.out.println("捕获 ExecutionException 异常");
    //通过e.getCause获取实际的异常信息
    e.getCause().printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

案例

LogService中添加一个方法,返回值为Future,内部抛出一个异常,如下:

@Async
public Future<String> mockException() {
    //模拟抛出一个异常
    throw new IllegalArgumentException("参数有误!");
}

测试代码如下

@Test
public void test5() throws InterruptedException {
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
    context.register(MainConfig1.class);
    context.refresh();
    LogService logService = context.getBean(LogService.class);
    try {
        Future<String> future = logService.mockException();
        System.out.println(future.get());
    } catch (ExecutionException e) {
        System.out.println("捕获 ExecutionException 异常");
        //通过e.getCause获取实际的异常信息
        e.getCause().printStackTrace();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    //休眠一下,防止@Test退出
    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
}

运行输出

java.lang.IllegalArgumentException: 参数有误!
捕获 ExecutionException 异常
    at com.javacode2018.async.demo1.LogService.mockException(LogService.java:23)
    at com.javacode2018.async.demo1.LogService$$FastClassBySpringCGLIB$$32a28430.invoke(<generated>)
    at org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy.invoke(MethodProxy.java:218)

情况2:无返回值异常处理

用法

当返回值不是Future的时候,可以自定义一个bean,实现AsyncConfigurer接口中的getAsyncUncaughtExceptionHandler方法,返回自定义的异常处理器,当目标方法执行过程中抛出异常的时候,此时会自动回调AsyncUncaughtExceptionHandler#handleUncaughtException这个方法,可以在这个方法中处理异常,如下:

@Bean
public AsyncConfigurer asyncConfigurer() {
    return new AsyncConfigurer() {
        @Nullable
        @Override
        public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
            return new AsyncUncaughtExceptionHandler() {
                @Override
                public void handleUncaughtException(Throwable ex, Method method, Object... params) {
                    //当目标方法执行过程中抛出异常的时候,此时会自动回调这个方法,可以在这个方法中处理异常
                }
            };
        }
    };
}

案例

LogService中添加一个方法,内部抛出一个异常,如下:

@Async
public void mockNoReturnException() {
    //模拟抛出一个异常
    throw new IllegalArgumentException("无返回值的异常!");
}

来个spring配置类,通过AsyncConfigurer来自定义异常处理器AsyncUncaughtExceptionHandler

package com.javacode2018.async.demo4;

import com.javacode2018.async.demo1.LogService;
import org.springframework.aop.interceptor.AsyncUncaughtExceptionHandler;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.lang.Nullable;
import org.springframework.scheduling.annotation.AsyncConfigurer;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;

@EnableAsync
public class MainConfig4 {

    @Bean
    public LogService logService() {
        return new LogService();
    }

    @Bean
    public AsyncConfigurer asyncConfigurer() {
        return new AsyncConfigurer() {
            @Nullable
            @Override
            public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
                return new AsyncUncaughtExceptionHandler() {
                    @Override
                    public void handleUncaughtException(Throwable ex, Method method, Object... params) {
                        String msg = String.format("方法[%s],参数[%s],发送异常了,异常详细信息:", method, Arrays.asList(params));
                        System.out.println(msg);
                        ex.printStackTrace();
                    }
                };
            }
        };
    }

}

运行输出

方法[public void com.javacode2018.async.demo1.LogService.mockNoReturnException()],参数[[]],发送异常了,异常详细信息:
java.lang.IllegalArgumentException: 无返回值的异常!
    at com.javacode2018.async.demo1.LogService.mockNoReturnException(LogService.java:29)
    at com.javacode2018.async.demo1.LogService$$FastClassBySpringCGLIB$$32a28430.invoke(<generated>)
    at org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy.invoke(MethodProxy.java:218)

8、线程池隔离

什么是线程池隔离?

一个系统中可能有很多业务,比如充值服务、提现服务或者其他服务,这些服务中都有一些方法需要异步执行,默认情况下他们会使用同一个线程池去执行,如果有一个业务量比较大,占用了线程池中的大量线程,此时会导致其他业务的方法无法执行,那么我们可以采用线程隔离的方式,对不同的业务使用不同的线程池,相互隔离,互不影响。

@Async注解有个value参数,用来指定线程池的bean名称,方法运行的时候,就会采用指定的线程池来执行目标方法。

使用步骤

  1. 在spring容器中,自定义线程池相关的bean
  2. @Async("线程池bean名称")

案例

模拟2个业务:异步充值、异步提现;2个业务都采用独立的线程池来异步执行,互不影响。

异步充值服务

package com.javacode2018.async.demo5;

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

@Component
public class RechargeService {
    //模拟异步充值
    @Async(MainConfig5.RECHARGE_EXECUTORS_BEAN_NAME)
    public void recharge() {
        System.out.println(Thread.currentThread() + "模拟异步充值");
    }
}

异步提现服务

package com.javacode2018.async.demo5;

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

@Component
public class CashOutService {
    //模拟异步提现
    @Async(MainConfig5.CASHOUT_EXECUTORS_BEAN_NAME)
    public void cashOut() {
        System.out.println(Thread.currentThread() + "模拟异步提现");
    }
}

spring配置类

注意@0、@1、@2、@3、@4这几个地方的代码,采用线程池隔离的方式,注册了2个线程池,分别用来处理上面的2个异步业务。

package com.javacode2018.async.demo5;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

import java.util.concurrent.Executor;

@EnableAsync //@0:启用方法异步调用
@ComponentScan
public class MainConfig5 {

    //@1:值业务线程池bean名称
    public static final String RECHARGE_EXECUTORS_BEAN_NAME = "rechargeExecutors";
    //@2:提现业务线程池bean名称
    public static final String CASHOUT_EXECUTORS_BEAN_NAME = "cashOutExecutors";

    /**
     * @3:充值的线程池,线程名称以recharge-thread-开头
     * @return
     */
    @Bean(RECHARGE_EXECUTORS_BEAN_NAME)
    public Executor rechargeExecutors() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(100);
        //线程名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("recharge-thread-");
        return executor;
    }

    /**
     * @4: 充值的线程池,线程名称以cashOut-thread-开头
     *
     * @return
     */
    @Bean(CASHOUT_EXECUTORS_BEAN_NAME)
    public Executor cashOutExecutors() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(10);
        executor.setMaxPoolSize(100);
        //线程名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("cashOut-thread-");
        return executor;
    }
}

测试代码

@Test
public void test7() throws InterruptedException {
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
    context.register(MainConfig5.class);
    context.refresh();

    RechargeService rechargeService = context.getBean(RechargeService.class);
    rechargeService.recharge();
    CashOutService cashOutService = context.getBean(CashOutService.class);
    cashOutService.cashOut();

    //休眠一下,防止@Test退出
    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
}

运行输出

Thread[recharge-thread-1,5,main]模拟异步充值
Thread[cashOut-thread-1,5,main]模拟异步提现

输出中可以看出2个业务使用的是不同的线程池执行的。

9、源码 & 原理

内部使用aop实现的,@EnableAsync会引入一个bean后置处理器:AsyncAnnotationBeanPostProcessor,将其注册到spring容器,这个bean后置处理器在所有bean创建过程中,判断bean的类上是否有@Async注解或者类中是否有@Async标注的方法,如果有,会通过aop给这个bean生成代理对象,会在代理对象中添加一个切面:org.springframework.scheduling.annotation.AsyncAnnotationAdvisor,这个切面中会引入一个拦截器:AnnotationAsyncExecutionInterceptor,方法异步调用的关键代码就是在这个拦截器的invoke方法中实现的,可以去看一下。

10、总结

选中图片右键在新窗口打开,可以看高清图片

11、案例源码

https://gitee.com/javacode2018/spring-series

路人甲java所有案例代码以后都会放到这个上面,大家watch一下,可以持续关注动态。

12、Spring系列

  1. Spring系列第1篇:为何要学spring?
  2. Spring系列第2篇:控制反转(IoC)与依赖注入(DI)
  3. Spring系列第3篇:Spring容器基本使用及原理
  4. Spring系列第4篇:xml中bean定义详解(-)
  5. Spring系列第5篇:创建bean实例这些方式你们都知道?
  6. Spring系列第6篇:玩转bean scope,避免跳坑里!
  7. Spring系列第7篇:依赖注入之手动注入
  8. Spring系列第8篇:自动注入(autowire)详解,高手在于坚持
  9. Spring系列第9篇:depend-on到底是干什么的?
  10. Spring系列第10篇:primary可以解决什么问题?
  11. Spring系列第11篇:bean中的autowire-candidate又是干什么的?
  12. Spring系列第12篇:lazy-init:bean延迟初始化
  13. Spring系列第13篇:使用继承简化bean配置(abstract & parent)
  14. Spring系列第14篇:lookup-method和replaced-method比较陌生,怎么玩的?
  15. Spring系列第15篇:代理详解(Java动态代理&cglib代理)?
  16. Spring系列第16篇:深入理解java注解及spring对注解的增强(预备知识)
  17. Spring系列第17篇:@Configration和@Bean注解详解(bean批量注册)
  18. Spring系列第18篇:@ComponentScan、@ComponentScans详解(bean批量注册)
  19. Spring系列第18篇:@import详解(bean批量注册)
  20. Spring系列第20篇:@Conditional通过条件来控制bean的注册
  21. Spring系列第21篇:注解实现依赖注入(@Autowired、@Resource、@Primary、@Qulifier)
  22. Spring系列第22篇:@Scope、@DependsOn、@ImportResource、@Lazy 详解
  23. Spring系列第23篇:Bean生命周期详解
  24. Spring系列第24篇:父子容器详解
  25. Spring系列第25篇:@Value【用法、数据来源、动态刷新】
  26. Spring系列第26篇:国际化详解
  27. Spring系列第27篇:spring事件机制详解
  28. Spring系列第28篇:Bean循环依赖详解
  29. Spring系列第29篇:BeanFactory扩展(BeanFactoryPostProcessor、BeanDefinitionRegistryPostProcessor)
  30. Spring系列第30篇:jdk动态代理和cglib代理
  31. Spring系列第31篇:aop概念详解
  32. Spring系列第32篇:AOP核心源码、原理详解
  33. Spring系列第33篇:ProxyFactoryBean创建AOP代理
  34. Spring系列第34篇:@Aspect中@Pointcut 12种用法
  35. Spring系列第35篇:@Aspect中5中通知详解
  36. Spring系列第36篇:@EnableAspectJAutoProxy、@Aspect中通知顺序详解

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