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Spring Boot从入门到实战（十）：异步处理

在业务开发中，有时候会遇到一些非核心的附加功能，比如短信或微信模板消息通知，或者一些耗时比较久，但主流程不需要立即获得其结果反馈的操作，比如保存图片、同步数据到其它合作方等等。如果将这些操作都置于主流程中同步处理，势必会对核心流程的性能造成影响，甚至由于第三方服务的问题导致自身服务不可用。这时候就应该将这些操作异步化，以提高主流程的性能，并与第三方解耦，提高主流程的可用性。

在Spring Boot中，或者说在Spring中，我们实现异步处理一般有以下几种方式：

1. 通过 @EnableAsync 与 @Asyc 注解结合实现

2. 通过异步事件实现

3. 通过消息队列实现

1. 基于注解实现

我们以前在Spring中提供异步支持一般是在配置文件 applicationContext.xml 中添加类似如下配置

<task:annotation-driven executor="executor" />
<task:executor id="executor" pool-size="10-200" queue-capacity="2000"/>

Spring的 @EnableAsync 注解的功能与 <task:annotation-driven/> 类似，将其添加于一个 @Configuration 配置类上，可对Spring应用的上下文开启异步方法支持。 @Async 注解可以标注在方法或类上，表示某个方法或某个类里的所有方法需要通过异步方式来调用。

我们以一个demo来示例具体用法，demo地址： https://github.com/ronwxy/springboot-demos/tree/master/springboot-async

添加 @EnableAsync 注解

在一个 @Configuration 配置类上添加 @EnableAysnc 注解，我们一般可以添加到启动类上，如

@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class Application {

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

配置相关的异步执行线程池

可通过配置类的方式对异步线程池进行配置，并提供异步执行时出现异常的处理方法，如

@Configuration
public class AsyncConfig implements AsyncConfigurer {


    @Value("${async.corePoolSize:10}")
    private int corePoolSize;

    @Value("${async.maxPoolSize:200}")
    private int maxPoolSize;

    @Value("${async.queueCapacity:2000}")
    private int queueCapacity;

    @Value("${async.keepAlive:5}")
    private int keepAlive;

    public Executor getAsyncExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
        executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
        executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
        executor.setKeepAliveSeconds(keepAlive);
        executor.setThreadNamePrefix("async-");
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        executor.setDaemon(false); //以用户线程模式运行
        executor.initialize();
        return executor;
    }

    public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
        return new MyAsyncUncaughtExceptionHandler();
    }

    public static class MyAsyncUncaughtExceptionHandler implements AsyncUncaughtExceptionHandler {

        public void handleUncaughtException(Throwable throwable, Method method, Object... objects) {
            System.out.println("catch exception when invoke " + method.getName());
            throwable.printStackTrace();
        }
    }
}

这里我们通过实现 AsyncConfigurer 接口提供了一个异步执行线程池对象，各参数的说明可以参考【线程池的基本原理，看完就懂了】，里面有很详细的介绍。且通过实现 AsyncUncaughtExceptionHandler 接口提供了一个异步执行过程中未捕获异常的处理类。

定义异步方法

异步方法的定义只需要在类（类上注解表示该类的所有方法都异步执行）或方法上添加 @Async 注解即可，如

@Service
public class AsyncService {

    @Async
    public void asyncMethod(){
        System.out.println("2. running in thread: " + Thread.currentThread().getName());
    }

    @Async
    public void asyncMethodWithException() {
        throw new RuntimeException("exception in async method");
    }
}

测试

我们可以通过如下测试类来对异步方法进行测试

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class AnnotationBasedAsyncTest {

    @Autowired
    private AsyncService asyncService;

    @Test
    public void testAsync() throws InterruptedException {
        System.out.println("1. running in thread: " + Thread.currentThread().getName());
        asyncService.asyncMethod();

        Thread.sleep(3);
    }

    @Test
    public void testAysncWithException() throws InterruptedException {
        System.out.println("1. running in thread: " + Thread.currentThread().getName());
        asyncService.asyncMethodWithException();

        Thread.sleep(3);
    }
}

因为异步方法在一个新的线程中执行，可能在主线程执行完后还没来得及处理，所以通过sleep来等待它执行完成。具体执行结果读者可自行尝试运行，这里就不贴图了。

2. 基于事件实现

第二种方式是通过Spring框架的事件监听机制实现，但Spring的事件监听默认是同步执行的，所以实际上还是需要借助 @EnableAsync 与 @Async 来实现异步。

添加 @EnableAsync 注解

与上同，可添加到启动类上。

自定义事件类

通过继承 ApplicationEvent 来自定义一个事件

public class MyEvent extends ApplicationEvent {

    private String arg;

    public MyEvent(Object source, String arg) {
        super(source);
        this.arg = arg;
    }
    
    //getter/setter
}

定义事件处理类

支持两种形式，一是通过实现 ApplicationListener 接口，如下

@Component
@Async
public class MyEventHandler implements ApplicationListener<MyEvent> {

    public void onApplicationEvent(MyEvent event) {
        System.out.println("2. running in thread: " + Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("2. arg value: " + event.getArg());
    }
}

二是通过 @EventListener 注解，如下

@Component
public class MyEventHandler2 {

    @EventListener
    @Async
    public void handle(MyEvent event){
        System.out.println("3. running in thread: " + Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("3. arg value: " + event.getArg());
    }
}

注意两者都需要添加 @Async 注解，否则默认是同步方式执行。

定义事件发送类

可以通过实现 ApplicationEventPublisherAware 接口来使用 ApplicationEventPublisher 的 publishEvent()方法发送事件，

@Component
public class MyEventPublisher implements ApplicationEventPublisherAware {

    protected ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher;

    public void setApplicationEventPublisher(ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher) {
        this.applicationEventPublisher = applicationEventPublisher;
    }

    public void publishEvent(ApplicationEvent event){
        this.applicationEventPublisher.publishEvent(event);
    }
}

测试

可以通过如下测试类来进行测试，

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class EventBasedAsyncTest {

    @Autowired
    private MyEventPublisher myEventPublisher;

    @Test
    public void testAsync() throws InterruptedException {
        System.out.println("1. running in thread: " + Thread.currentThread().getName());
        myEventPublisher.publishEvent(new MyEvent(this,"testing event based async"));
        Thread.sleep(3);
    }
}

运行后发现两个事件处理类都执行了，因为两者都监听了同一个事件 MyEvent 。

3. 基于消息队列实现

以上两种方式都是基于服务器本机运行，如果服务进程出现异常退出，可能导致异步执行中断。如果需要保证任务执行的可靠性，可以借助消息队列的持久化与重试机制。阿里云上的消息队列服务提供了几种类型的消息支持，如顺序消息、定时/延时消息、事务消息等（详情可参考： https://help.aliyun.com/document_detail/29532.html?spm=5176.234368.1278132.btn4.6f43db25Rn8oey ），如果项目是基于阿里云部署的，可以考虑使用其中一类消息服务来实现业务需求。