都在建议你不要直接使用 @Async 注解,为什么?

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来源:cnblogs.com/wlandwl/p/async.html

本文讲述@Async注解,在Spring体系中的应用。本文仅说明@Async注解的应用规则,对于原理,调用逻辑,源码分析,暂不介绍。对于异步方法调用,从Spring3开始提供了@Async注解,该注解可以被标注在方法上,以便异步地调用该方法。调用者将在调用时立即返回,方法的实际执行将提交给Spring TaskExecutor的任务中,由指定的线程池中的线程执行。

在项目应用中,@Async调用线程池,推荐使用自定义线程池的模式。自定义线程池常用方案:重新实现接口AsyncConfigurer。

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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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:

  1. 最简单的异步调用,返回值为void
  2. 带参数的异步调用,异步方法可以传入参数
  3. 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
public class SpringAsyncConfig { ... }

// Spring boot启用:
@EnableAsync
@EnableTransactionManagement
public class SettlementApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SettlementApplication.classargs);
    }
}

@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
     * @param s
     */

    @Async
    public void asyncInvokeWithException(String s) {
        log.info("asyncInvokeWithParameter, parementer={}", s);
        throw new IllegalArgumentException(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
     *
     * @param i
     * @return
     */

    @Async
    public Future<String> asyncInvokeReturnFuture(int i) {
        log.info("asyncInvokeReturnFuture, parementer={}", i);
        Future<String> future;
        try {
            Thread.sleep(1000 * 1);
            future = new AsyncResult<String>("success:" + i);
            throw new IllegalArgumentException("a");
        } catch (InterruptedException e) {
            future = new AsyncResult<String>("error");
        } catch(IllegalArgumentException e){
            future = new AsyncResult<String>("error-IllegalArgumentException");
        }
        return future;
    }

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
     */

    private static final ThreadPoolExecutor SELECT_POOL_EXECUTOR = new ThreadPoolExecutor(10205000,
            TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1024), new ThreadFactoryBuilder().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
 int count = 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
 public class AsyncConfiguration implements AsyncConfigurer {
     @Bean("kingAsyncExecutor")
     public ThreadPoolTaskExecutor executor() {
         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
         int corePoolSize = 10;
         executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
         int maxPoolSize = 50;
         executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
         int queueCapacity = 10;
         executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
         executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
         String threadNamePrefix = "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19         int awaitTerminationSeconds = 5;
         executor.setAwaitTerminationSeconds(awaitTerminationSeconds);
         executor.initialize();
         return executor;
     }
 
     @Override
     public Executor getAsyncExecutor() {
         return executor();
     }
 
     @Override
     public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
         return (ex, method, params) -> ErrorLogger.getInstance().log(String.format("执行异步任务'%s'", method), ex);
     }
 }

继承AsyncConfigurerSupport

@Configuration  
@EnableAsync  
class SpringAsyncConfigurer extends AsyncConfigurerSupport {  
  
    @Bean  
    public ThreadPoolTaskExecutor asyncExecutor() {  
        ThreadPoolTaskExecutor threadPool = new ThreadPoolTaskExecutor();  
        threadPool.setCorePoolSize(3);  
        threadPool.setMaxPoolSize(3);  
        threadPool.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);  
        threadPool.setAwaitTerminationSeconds(60 * 15);  
        return threadPool;  
    }  
  
    @Override  
    public Executor getAsyncExecutor() {  
        return asyncExecutor;  
}  

  @Override  
    public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
    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
 public class TaskPoolConfig {
     @Bean(name = AsyncExecutionAspectSupport.DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME)
     public Executor taskExecutor() {
         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
          //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(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
         return executor;
     }
    @Bean(name = "new_task")
     public Executor taskExecutor() {
         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
          //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(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
         return executor;
     }
 }

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

都在建议你不要直接使用 @Async 注解,为什么?

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。

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都在建议你不要直接使用 @Async 注解,为什么?

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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

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原文始发于微信公众号(Java知音):都在建议你不要直接使用 @Async 注解,为什么?