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Spring @async原理

2024-09-18 02:06:22   218人阅读

Spring中@Async用法总结

引言： 在Java应用中，绝大多数情况下都是通过同步的方式来实现交互处理的；但是在处理与第三方系统交互的时候，容易造成响应迟缓的情况，之前大部分都是使用多线程来完成此类任务，其实，在spring 3.x之后，就已经内置了@Async来完美解决这个问题，本文将完成介绍@Async的用法。

1.  何为异步调用？

    在解释异步调用之前，我们先来看同步调用的定义；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。

2.  常规的异步调用处理方式

    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。

3. @Async介绍

   在Spring中，基于@Async标注的方法，称之为异步方法；这些方法将在执行的时候，将会在独立的线程中被执行，调用者无需等待它的完成，即可继续其他的操作。

     如何在Spring中启用@Async

       基于Java配置的启用方式：

 

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  1. @Configuration  
  2. @EnableAsync  
  3. public class SpringAsyncConfig { ... }  

     基于XML配置文件的启用方式，配置如下：

 

 

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  1. <task:executor id="myexecutor" pool-size="5"  />  
  2. <task:annotation-driven executor="myexecutor"/>  

   以上就是两种定义的方式。

 

4. 基于@Async无返回值调用

    示例如下：

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  1. @Async  //标注使用  
  2. public void asyncMethodWithVoidReturnType() {  
  3.     System.out.println("Execute method asynchronously. "  
  4.       + Thread.currentThread().getName());  
  5. }  

  使用的方式非常简单，一个标注即可解决所有的问题。

 

5. 基于@Async返回值的调用

   示例如下：

 

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  1. @Async  
  2. public Future<String> asyncMethodWithReturnType() {  
  3.     System.out.println("Execute method asynchronously - "  
  4.       + Thread.currentThread().getName());  
  5.     try {  
  6.         Thread.sleep(5000);  
  7.         return new AsyncResult<String>("hello world !!!!");  
  8.     } catch (InterruptedException e) {  
  9.         //  
  10.     }  
  11.    
  12.     return null;  
  13. }  

   以上示例可以发现，返回的数据类型为Future类型，其为一个接口。具体的结果类型为AsyncResult,这个是需要注意的地方。

 

   调用返回结果的异步方法示例：

 

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  1. public void testAsyncAnnotationForMethodsWithReturnType()  
  2.    throws InterruptedException, ExecutionException {  
  3.     System.out.println("Invoking an asynchronous method. "  
  4.       + Thread.currentThread().getName());  
  5.     Future<String> future = asyncAnnotationExample.asyncMethodWithReturnType();  
  6.    
  7.     while (true) {  ///这里使用了循环判断，等待获取结果信息  
  8.         if (future.isDone()) {  //判断是否执行完毕  
  9.             System.out.println("Result from asynchronous process - " + future.get());  
  10.             break;  
  11.         }  
  12.         System.out.println("Continue doing something else. ");  
  13.         Thread.sleep(1000);  
  14.     }  
  15. }  

  分析： 这些获取异步方法的结果信息，是通过不停的检查Future的状态来获取当前的异步方法是否执行完毕来实现的。

 

6. 基于@Async调用中的异常处理机制

    在异步方法中，如果出现异常，对于调用者caller而言，是无法感知的。如果确实需要进行异常处理，则按照如下方法来进行处理：

    1.  自定义实现AsyncTaskExecutor的任务执行器

         在这里定义处理具体异常的逻辑和方式。

    2.  配置由自定义的TaskExecutor替代内置的任务执行器

    示例步骤1，自定义的TaskExecutor

 

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  1. public class ExceptionHandlingAsyncTaskExecutor implements AsyncTaskExecutor {  
  2.     private AsyncTaskExecutor executor;  
  3.     public ExceptionHandlingAsyncTaskExecutor(AsyncTaskExecutor executor) {  
  4.         this.executor = executor;  
  5.      }  
  6.       ////用独立的线程来包装，@Async其本质就是如此  
  7.     public void execute(Runnable task) {       
  8.       executor.execute(createWrappedRunnable(task));  
  9.     }  
  10.     public void execute(Runnable task, long startTimeout) {  
  11.         /用独立的线程来包装，@Async其本质就是如此  
  12.        executor.execute(createWrappedRunnable(task), startTimeout);           
  13.     }   
  14.     public Future submit(Runnable task) { return executor.submit(createWrappedRunnable(task));  
  15.        //用独立的线程来包装，@Async其本质就是如此。  
  16.     }   
  17.     public Future submit(final Callable task) {  
  18.       //用独立的线程来包装，@Async其本质就是如此。  
  19.        return executor.submit(createCallable(task));   
  20.     }   
  21.       
  22.     private Callable createCallable(final Callable task) {   
  23.         return new Callable() {   
  24.             public T call() throws Exception {   
  25.                  try {   
  26.                      return task.call();   
  27.                  } catch (Exception ex) {   
  28.                      handle(ex);   
  29.                      throw ex;   
  30.                    }   
  31.                  }   
  32.         };   
  33.     }  
  34.   
  35.     private Runnable createWrappedRunnable(final Runnable task) {   
  36.          return new Runnable() {   
  37.              public void run() {   
  38.                  try {  
  39.                      task.run();   
  40.                   } catch (Exception ex) {   
  41.                      handle(ex);   
  42.                    }   
  43.             }  
  44.         };   
  45.     }   
  46.     private void handle(Exception ex) {  
  47.       //具体的异常逻辑处理的地方  
  48.       System.err.println("Error during @Async execution: " + ex);  
  49.     }  
  50. }  


 分析： 可以发现其是实现了AsyncTaskExecutor, 用独立的线程来执行具体的每个方法操作。在createCallable和createWrapperRunnable中，定义了异常的处理方式和机制。

 

handle()就是未来我们需要关注的异常处理的地方。
      配置文件中的内容：
 
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  1. <task:annotation-driven executor="exceptionHandlingTaskExecutor" scheduler="defaultTaskScheduler" />  
  2. <bean id="exceptionHandlingTaskExecutor" class="nl.jborsje.blog.examples.ExceptionHandlingAsyncTaskExecutor">  
  3.     <constructor-arg ref="defaultTaskExecutor" />  
  4. </bean>  
  5. <task:executor id="defaultTaskExecutor" pool-size="5" />  
  6. <task:scheduler id="defaultTaskScheduler" pool-size="1" />  
  分析： 这里的配置使用自定义的taskExecutor来替代缺省的TaskExecutor。
 
7. @Async调用中的事务处理机制
    在@Async标注的方法，同时也适用了@Transactional进行了标注；在其调用数据库操作之时，将无法产生事务管理的控制，原因就在于其是基于异步处理的操作。
     那该如何给这些操作添加事务管理呢？可以将需要事务管理操作的方法放置到异步方法内部，在内部被调用的方法上添加@Transactional.
    例如：  方法A，使用了@Async/@Transactional来标注，但是无法产生事务控制的目的。
          方法B，使用了@Async来标注，  B中调用了C、D，C/D分别使用@Transactional做了标注，则可实现事务控制的目的。
8. 总结
     通过以上的描述，应该对@Async使用的方法和注意事项了。
 
在我们使用spring框架的过程中，在很多时候我们会使用@async注解来异步执行某一些方法，提高系统的执行效率。今天我们来探讨下 spring 是如何完成这个功能的。

    spring 在扫描bean的时候会扫描方法上是否包含@async的注解，如果包含的，spring会为这个bean动态的生成一个子类，我们称之为代理类(?)，代理类是继承我们所写的bean的，然后把代理类注入进来，那此时，在执行此方法的时候，会到代理类中，代理类判断了此方法需要异步执行，就不会调用父类(我们原本写的bean)的对应方法。spring自己维护了一个队列，他会把需要执行的方法，放入队列中，等待线程池去读取这个队列，完成方法的执行，从而完成了异步的功能。我们可以关注到再配置task的时候，是有参数让我们配置线程池的数量的。因为这种实现方法，所以在同一个类中的方法调用，添加@async注解是失效的！，原因是当你在同一个类中的时候，方法调用是在类体内执行的，spring无法截获这个方法调用。

    那在深入一步，spring为我们提供了AOP，面向切面的功能。他的原理和异步注解的原理是类似的，spring在启动容器的时候，会扫描切面所定义的类。在这些类被注入的时候，所注入的也是代理类，当你调用这些方法的时候，本质上是调用的代理类。通过代理类再去执行父类相对应的方法，那spring只需要在调用之前和之后执行某段代码就完成了AOP的实现了！

   那最后我们还有一个问题，spring是如何动态的生成某一个类的子类的？代理类？
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