都在建議你不要直接使用 @Async 注解，為什么？

本文講述@Async注解，在Spring體系中的應用。本文僅說明@Async注解的應用規(guī)則，對于原理，調(diào)用邏輯，源碼分析，暫不介紹。對于異步方法調(diào)用，從Spring3開始提供了@Async注解，該注解可以被標注在方法上，以便異步地調(diào)用該方法。調(diào)用者將在調(diào)用時立即返回，方法的實際執(zhí)行將提交給Spring TaskExecutor的任務中，由指定的線程池中的線程執(zhí)行。

在項目應用中，@Async調(diào)用線程池，推薦使用自定義線程池的模式。自定義線程池常用方案：重新實現(xiàn)接口AsyncConfigurer。

簡介

應用場景

同步： 同步就是整個處理過程順序執(zhí)行，當各個過程都執(zhí)行完畢，并返回結果。

異步： 異步調(diào)用則是只是發(fā)送了調(diào)用的指令，調(diào)用者無需等待被調(diào)用的方法完全執(zhí)行完畢；而是繼續(xù)執(zhí)行下面的流程。

例如， 在某個調(diào)用中，需要順序調(diào)用 A, B, C三個過程方法；如他們都是同步調(diào)用，則需要將他們都順序執(zhí)行完畢之后，方算作過程執(zhí)行完畢；如B為一個異步的調(diào)用方法，則在執(zhí)行完A之后，調(diào)用B，并不等待B完成，而是執(zhí)行開始調(diào)用C，待C執(zhí)行完畢之后，就意味著這個過程執(zhí)行完畢了。

在Java中，一般在處理類似的場景之時，都是基于創(chuàng)建獨立的線程去完成相應的異步調(diào)用邏輯，通過主線程和不同的業(yè)務子線程之間的執(zhí)行流程，從而在啟動獨立的線程之后，主線程繼續(xù)執(zhí)行而不會產(chǎn)生停滯等待的情況。

Spring 已經(jīng)實現(xiàn)的線程池

1. SimpleAsyncTaskExecutor：不是真的線程池，這個類不重用線程，默認每次調(diào)用都會創(chuàng)建一個新的線程。
2. SyncTaskExecutor：這個類沒有實現(xiàn)異步調(diào)用，只是一個同步操作。只適用于不需要多線程的地方。
3. ConcurrentTaskExecutor：Executor的適配類，不推薦使用。如果ThreadPoolTaskExecutor不滿足要求時，才用考慮使用這個類。
4. SimpleThreadPoolTaskExecutor：是Quartz的SimpleThreadPool的類。線程池同時被quartz和非quartz使用，才需要使用此類。
5. ThreadPoolTaskExecutor ：最常使用，推薦。其實質是對java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的包裝。

異步的方法有：

1. 最簡單的異步調(diào)用，返回值為void
2. 帶參數(shù)的異步調(diào)用，異步方法可以傳入?yún)?shù)
3. 存在返回值，常調(diào)用返回Future

Spring中啟用@Async

//?基于Java配置的啟用方式：
@Configuration
@EnableAsync
public?class?SpringAsyncConfig?{?...?}

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

@Async應用默認線程池

Spring應用默認的線程池，指在@Async注解在使用時，不指定線程池的名稱。查看源碼，@Async的默認線程池為SimpleAsyncTaskExecutor。

無返回值調(diào)用

基于@Async無返回值調(diào)用，直接在使用類，使用方法（建議在使用方法）上，加上注解。若需要拋出異常，需手動new一個異常拋出。

/**
?????*?帶參數(shù)的異步調(diào)用?異步方法可以傳入?yún)?shù)
?????*??對于返回值是void，異常會被AsyncUncaughtExceptionHandler處理掉
?????*?@param?s
?????*/
????@Async
????public?void?asyncInvokeWithException(String?s)?{
????????log.info("asyncInvokeWithParameter,?parementer={}",?s);
????????throw?new?IllegalArgumentException(s);
????}

有返回值Future調(diào)用

/**
?????*?異常調(diào)用返回Future
?????*??對于返回值是Future，不會被AsyncUncaughtExceptionHandler處理，需要我們在方法中捕獲異常并處理
?????*??或者在調(diào)用方在調(diào)用Futrue.get時捕獲異常進行處理
?????*
?????*?@param?i
?????*?@return
?????*/
????@Async
????public?Future?asyncInvokeReturnFuture(int?i)?{
????????log.info("asyncInvokeReturnFuture,?parementer={}",?i);
????????Future?future;
????????try?{
????????????Thread.sleep(1000?*?1);
????????????future?=?new?AsyncResult("success:"?+?i);
????????????throw?new?IllegalArgumentException("a");
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????future?=?new?AsyncResult("error");
????????}?catch(IllegalArgumentException?e){
????????????future?=?new?AsyncResult("error-IllegalArgumentException");
????????}
????????return?future;
????}

有返回值CompletableFuture調(diào)用

CompletableFuture 并不使用@Async注解，可達到調(diào)用系統(tǒng)線程池處理業(yè)務的功能。

JDK5新增了Future接口，用于描述一個異步計算的結果。雖然 Future 以及相關使用方法提供了異步執(zhí)行任務的能力，但是對于結果的獲取卻是很不方便，只能通過阻塞或者輪詢的方式得到任務的結果。阻塞的方式顯然和我們的異步編程的初衷相違背，輪詢的方式又會耗費無謂的 CPU 資源，而且也不能及時地得到計算結果。

• CompletionStage代表異步計算過程中的某一個階段，一個階段完成以后可能會觸發(fā)另外一個階段
• 一個階段的計算執(zhí)行可以是一個Function，Consumer或者Runnable。比如：stage.thenApply(x -> square(x)).thenAccept(x -> System.out.print(x)).thenRun(() -> System.out.println())
• 一個階段的執(zhí)行可能是被單個階段的完成觸發(fā)，也可能是由多個階段一起觸發(fā)

在Java8中，CompletableFuture提供了非常強大的Future的擴展功能，可以幫助我們簡化異步編程的復雜性，并且提供了函數(shù)式編程的能力，可以通過回調(diào)的方式處理計算結果，也提供了轉換和組合 CompletableFuture 的方法。

• 它可能代表一個明確完成的Future，也有可能代表一個完成階段（ CompletionStage ），它支持在計算完成以后觸發(fā)一些函數(shù)或執(zhí)行某些動作。
• 它實現(xiàn)了Future和CompletionStage接口

/**
?????*?數(shù)據(jù)查詢線程池
?????*/
????private?static?final?ThreadPoolExecutor?SELECT_POOL_EXECUTOR?=?new?ThreadPoolExecutor(10,?20,?5000,
????????????TimeUnit.MILLISECONDS,?new?LinkedBlockingQueue<>(1024),?new?ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("selectThreadPoolExecutor-%d").build());

//?tradeMapper.countTradeLog(tradeSearchBean)方法表示，獲取數(shù)量，返回值為int
?//?獲取總條數(shù)
????????CompletableFuture?countFuture?=?CompletableFuture
????????????????.supplyAsync(()?->?tradeMapper.countTradeLog(tradeSearchBean),?SELECT_POOL_EXECUTOR);
//?同步阻塞
????CompletableFuture.allOf(countFuture).join();
//?獲取結果
?int?count?=?countFuture.get();

默認線程池的弊端

在線程池應用中，參考阿里巴巴java開發(fā)規(guī)范：線程池不允許使用Executors去創(chuàng)建，不允許使用系統(tǒng)默認的線程池，推薦通過ThreadPoolExecutor的方式，這樣的處理方式讓開發(fā)的工程師更加明確線程池的運行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風險。Executors各個方法的弊端：

• newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor：主要問題是堆積的請求處理隊列可能會耗費非常大的內(nèi)存，甚至OOM。
• newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool：要問題是線程數(shù)最大數(shù)是Integer.MAX_VALUE，可能會創(chuàng)建數(shù)量非常多的線程，甚至OOM。

@Async默認異步配置使用的是SimpleAsyncTaskExecutor，該線程池默認來一個任務創(chuàng)建一個線程，若系統(tǒng)中不斷的創(chuàng)建線程，最終會導致系統(tǒng)占用內(nèi)存過高，引發(fā)OutOfMemoryError錯誤。

針對線程創(chuàng)建問題，SimpleAsyncTaskExecutor提供了限流機制，通過concurrencyLimit屬性來控制開關，當concurrencyLimit>=0時開啟限流機制，默認關閉限流機制即concurrencyLimit=-1，當關閉情況下，會不斷創(chuàng)建新的線程來處理任務。基于默認配置，SimpleAsyncTaskExecutor并不是嚴格意義的線程池，達不到線程復用的功能。

@Async應用自定義線程池

自定義線程池，可對系統(tǒng)中線程池更加細粒度的控制，方便調(diào)整線程池大小配置，線程執(zhí)行異常控制和處理。在設置系統(tǒng)自定義線程池代替默認線程池時，雖可通過多種模式設置，但替換默認線程池最終產(chǎn)生的線程池有且只能設置一個（不能設置多個類繼承AsyncConfigurer）。自定義線程池有如下模式：

• 重新實現(xiàn)接口AsyncConfigurer
• 繼承AsyncConfigurerSupport
• 配置由自定義的TaskExecutor替代內(nèi)置的任務執(zhí)行器

通過查看Spring源碼關于@Async的默認調(diào)用規(guī)則，會優(yōu)先查詢源碼中實現(xiàn)AsyncConfigurer這個接口的類，實現(xiàn)這個接口的類為AsyncConfigurerSupport。但默認配置的線程池和異步處理方法均為空，所以，無論是繼承或者重新實現(xiàn)接口，都需指定一個線程池。且重新實現(xiàn) public Executor getAsyncExecutor()方法。

實現(xiàn)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);
?????????//?使用自定義的跨線程的請求級別線程工廠類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("執(zhí)行異步任務'%s'",?method),?ex);
?????}
?}

繼承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("執(zhí)行異步任務'%s'",?method),?ex);
}
}

配置自定義的TaskExecutor

由于AsyncConfigurer的默認線程池在源碼中為空，Spring通過beanFactory.getBean(TaskExecutor.class)先查看是否有線程池，未配置時，通過beanFactory.getBean(DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME, Executor.class)，又查詢是否存在默認名稱為TaskExecutor的線程池。

所以可以在項目中，定義名稱為TaskExecutor的bean生成一個默認線程池。也可不指定線程池的名稱，申明一個線程池，本身底層是基于TaskExecutor.class便可。

比如：

Executor.class:ThreadPoolExecutorAdapter->ThreadPoolExecutor->AbstractExecutorService->ExecutorService->Executor

這樣的模式，最終底層為Executor.class，在替換默認的線程池時，需設置默認的線程池名稱為TaskExecutor

TaskExecutor.class:ThreadPoolTaskExecutor->SchedulingTaskExecutor->AsyncTaskExecutor->TaskExecutor

這樣的模式，最終底層為TaskExecutor.class，在替換默認的線程池時，可不指定線程池名稱。

@EnableAsync
?@Configuration
?public?class?TaskPoolConfig?{
?????@Bean(name?=?AsyncExecutionAspectSupport.DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME)
?????public?Executor?taskExecutor()?{
?????????ThreadPoolTaskExecutor?executor?=?new?ThreadPoolTaskExecutor();
??????????//核心線程池大小
?????????executor.setCorePoolSize(10);
?????????//最大線程數(shù)
?????????executor.setMaxPoolSize(20);
?????????//隊列容量
?????????executor.setQueueCapacity(200);
?????????//活躍時間
?????????executor.setKeepAliveSeconds(60);
?????????//線程名字前綴
?????????executor.setThreadNamePrefix("taskExecutor-");
?????????executor.setRejectedExecutionHandler(new?ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
?????????return?executor;
?????}
????@Bean(name?=?"new_task")
?????public?Executor?taskExecutor()?{
?????????ThreadPoolTaskExecutor?executor?=?new?ThreadPoolTaskExecutor();
??????????//核心線程池大小
?????????executor.setCorePoolSize(10);
?????????//最大線程數(shù)
?????????executor.setMaxPoolSize(20);
?????????//隊列容量
?????????executor.setQueueCapacity(200);
?????????//活躍時間
?????????executor.setKeepAliveSeconds(60);
?????????//線程名字前綴
?????????executor.setThreadNamePrefix("taskExecutor-");
?????????executor.setRejectedExecutionHandler(new?ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
?????????return?executor;
?????}
?}

多個線程池

@Async注解，使用系統(tǒng)默認或者自定義的線程池（代替默認線程池）。可在項目中設置多個線程池，在異步調(diào)用時，指明需要調(diào)用的線程池名稱，如@Async("new_task")。

@Async部分重要源碼解析

源碼-獲取線程池方法

源碼-設置默認線程池defaultExecutor，默認是空的，當重新實現(xiàn)接口AsyncConfigurer的getAsyncExecutor()時，可以設置默認的線程池。

源碼-都沒有找到項目中設置的默認線程池時，采用spring 默認的線程池

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