SpringBoot+@Async注解-异步调用

Love The Way You Lie 2024-03-27 15:51 145阅读 0赞

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。**

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**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，

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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。

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**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

![abefc197a4f740d381fd99d415626c3f.png][]

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

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**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

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**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

![00623b124e14414d99c2b4dc88ac8499.png][]

**.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**

![de7b1bbda72744e08b1025e3d76201ad.png][]

> 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

![e27bc63624784d52a9d23a8d65176aa6.png][]

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)**

![179741d8341a419897ecd6ae2af9ee57.png][]

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**

![5bdb4f052b9f479cb68b9afcd713578f.png][]

再看看控制台

![8295adcd50e24bb694f07d0f99c2275a.png][]

**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。**

![884925a8b7ea4294ba052bf04025c4a7.png][]

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**

![fc5d1ba9111844e99b296de94070d532.png][]

控制台输出

![ccaa826b841546e9901f576263d0956b.png][]

**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。**

![be265ef0557e41fb806cdd06a84202e8.png][]

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());
        }
    }

[5ef427b5e38b40709442ba5c29daf6c5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/b3501b8298d54e058dcd031087d7bc7d.png
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[53ea100bd3124c5e8c39615f015d4403.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/e4f881d5de45411d96562e1d98826336.png
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