聊聊 Spring 异步任务教程

开发 前端
阿粉最近碰到一个场景,用户注册之后需要发送邮件给其邮箱。原先设计中,这是一个同步过程,注册方法需要等待邮件发送成功才能返回。

 阿粉最近碰到一个场景,用户注册之后需要发送邮件给其邮箱。原先设计中,这是一个同步过程,注册方法需要等待邮件发送成功才能返回。

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由于邮件发送流程对于注册来说并不是一个关键节点,我们可以将邮件发送异步执行,减少注册方法执行时间。

我们可以自己创建线程池,然后执行异步任务,示例代码如下:

  1. // 生产使用线程池的最佳实践,一定要自定义线程池,不要嫌麻烦,使用 Executors 创建线程池 
  2. private ThreadPoolExecutor threadPool = 
  3.         new ThreadPoolExecutor(5, 
  4.                 10, 
  5.                 60l, 
  6.                 TimeUnit.SECONDS, 
  7.                 new LinkedBlockingDeque<>(200), 
  8.                 new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("register-%d").build()); 
  9.  
  10. /** 
  11.  * 使用线程池执行发送邮件的任务 
  12.  */ 
  13. private void sendEmailByThreadPool() { 
  14.     threadPool.submit(() -> emailService.sendEmail()); 

ps: 生产使用线程池的最佳实践,一定要自定义线程池,根据业务场景设置合理的线程池参数,另外给线程设置具有明确意义的前缀,这样排查问题就非常简单。

千万不要为了方便,使用 Executors 相关方法创建线程池。

上面代码中使用线程池完成了发送邮件的异步任务,可以看到这个示例还是有点麻烦,我们不仅要自定义线程池,还需要在创建相关任务执行类。

Spring 提供执行异步任务功能,我们使用一个注解就可以轻松完成上面的功能。

今天阿粉就来讲解一下如何使用 Spring 异步任务,以及 Spring 异步任务使用过程中一些注意点。

异步任务使用方式

Spring 异步任务需要在相关的方法上设置 @Async 注解,这里为了举例,我们创建一个 EmailService 类,专用完成邮件服务。

代码如下所示:

  1. @Slf4j 
  2. @Service 
  3. public class EmailService { 
  4.  
  5.     /** 
  6.      * 异步发送任务 
  7.      * 
  8.      * @throws InterruptedException 
  9.      */ 
  10.     @SneakyThrows 
  11.     @Async 
  12.     public void sendEmailAsync() { 
  13.         log.info("使用 Spring 异步任务发送邮件示例"); 
  14.         // 模拟邮件发送耗时 
  15.         TimeUnit.SECONDS.sleep(2l); 
  16.     } 

这里要注意了,Spring 异步任务默认关闭的,我们需要使用 @EnableAsync开启异步任务。

如果还在使用 Spring XML 配置,我们需要配置如下配置:

  1. <task:annotation-driven/> 

上述配置完成之后,我们只需要在调用方,比如上一层 Controller 注入这个 EmailService ,然后直接调用这个方法,该方法将会在异步线程中执行。

  1. @Slf4j 
  2. @RestController 
  3. public class RegisterController { 
  4.  
  5.     @Autowired 
  6.     EmailService emailService; 
  7.  
  8.     @RequestMapping("register"
  9.     public String register() { 
  10.      log.info("注册流程开始"); 
  11.      emailService.sendEmailAsync(); 
  12.         return "success"
  13.     } 
  14.  } 

输出日志如下:

从日志上可以看到,两个方法执行线程不一样,这就说明了EmailService#sendEmailAsync 被异步线程成功执行。

带有返回值的异步任务

上面的异步任务比较简单,但是有时我们有需要获取异步任务返回值。

如果使用线程池执行异步任务,我们可以使用 threadPool#submit 获取返回对象 Future,接着我们就可以调用其内 get 方法,获取返回结果。

在 Spring 异步任务中,我们也可以使用 Future 获取返回结果,示例代码如下:

  1. @Async 
  2. @SneakyThrows 
  3. public Future<String> sendEmailAsyncWithResult() { 
  4.     log.info("使用 Spring 异步任务发送邮件,并且获取任务返回结果示例"); 
  5.     TimeUnit.SECONDS.sleep(2l); 
  6.     return AsyncResult.forValue("success"); 

这里需要注意,这里返回对象我们需要使用 Spring 内部类 AsyncResult。

Controller 层调用代码如下所示:

  1.  private void sendEmailWithResult() { 
  2.         Future<String> future = emailService.sendEmailAsyncWithResult(); 
  3.         try { 
  4.             String result = future.get(); 
  5.         } catch (InterruptedException e) { 
  6.             e.printStackTrace(); 
  7.         } catch (ExecutionException e) { 
  8.             e.printStackTrace(); 
  9.         } 
  10.  
  11.     } 

我们知道 Future#get 方法将会一直阻塞,直到异步任务执行成功。

有时候我们获取异步任务的返回值是为了做一下后续业务,但是主流程方法是无需返回异步任务的返回值。如果我们使用了 Future#get方法,主流程就会一直被阻塞。

对于这种场景,我们可以使用 org.springframework.util.concurrent.ListenableFuture稍微改造一下上面的方法。

ListenableFuture 这个类允许我们注册回调函数,一旦异步任务执行成功,或者执行异常,将会立刻执行回调函数。通过这种方式就可以不用阻塞执行的主线程。

示例代码如下:

  1. @Async 
  2. @SneakyThrows 
  3. public ListenableFuture<String> sendEmailAsyncWithListenableFuture() { 
  4.     log.info("使用 Spring 异步任务发送邮件,并且获取任务返回结果示例"); 
  5.     TimeUnit.SECONDS.sleep(2l); 
  6.     return AsyncResult.forValue("success"); 

Controller 层代码如下所示:

  1. ListenableFuture<String> listenableFuture = emailService.sendEmailAsyncWithListenableFuture(); 
  2. // 异步回调处理 
  3. listenableFuture.addCallback(new SuccessCallback<String>() { 
  4.     @Override 
  5.     public void onSuccess(String result) { 
  6.         log.info("异步回调处理返回值"); 
  7.  
  8.     } 
  9. }, new FailureCallback() { 
  10.     @Override 
  11.     public void onFailure(Throwable ex) { 
  12.         log.error("异步回调处理异常",ex); 
  13.     } 
  14. }); 

看到这里,如果有同学有疑惑,我们返回对象是 AsyncResult,为什么方法返回类可以是 Future,又可以是 ListenableFuture?

看完这张类继承关系,大家应该就知道答案了。

异常处理方式

异步任务中异常处理方式,不是很难,我们只要在方法中将整个代码块 try...catch 即可。

  1. try { 
  2.  // 其他代码 
  3. } catch (Exception e) { 
  4.     e.printStackTrace(); 

一般来说,我们只需要捕获 Exception 异常,就可以应对大部分情况

但是极端情况下,比如方法内发生 OOM,将会抛出 OutOfMemoryError。如果发生Error 错误,以上的捕获代码就会失效。

Spring 的异步任务,默认提供几种异常处理方式,可以统一处理异步任务中的发生的异常。

带有返回值的异常处理方式

如果我们使用带有返回值的异步任务,处理方式就比较简单了,我们只需要捕获 Future#get 抛出的异常就好了。

  1. Future<String> future = emailService.sendEmailAsyncWithResult(); 
  2. try { 
  3.     String result = future.get(); 
  4. } catch (InterruptedException e) { 
  5.     e.printStackTrace(); 
  6. } catch (ExecutionException e) { 
  7.     e.printStackTrace(); 

如果我们使用 ListenableFuture 注册回调函数处理,那我们在方法内增加一个 FailureCallback,在这个实现类处理相关异常即可。

  1. ListenableFuture<String> listenableFuture = emailService.sendEmailAsyncWithListenableFuture(); 
  2. // 异步回调处理 
  3. listenableFuture.addCallback(new SuccessCallback<String>() { 
  4.     @Override 
  5.     public void onSuccess(String result) { 
  6.         log.info("异步回调处理返回值"); 
  7.  
  8.     } 
  9.     // 异常处理 
  10. }, new FailureCallback() { 
  11.     @Override 
  12.     public void onFailure(Throwable ex) { 
  13.         log.error("异步回调处理异常",ex); 
  14.     } 
  15. }); 

统一异常处理方式

没有返回值的异步任务处理方式就比较复杂了,我们需要继承 AsyncConfigurerSupport,实现 getAsyncUncaughtExceptionHandler 方法,示例代码如下:

  1. @Slf4j 
  2. @Configuration 
  3. public class AsyncErrorHandler extends AsyncConfigurerSupport { 
  4.  
  5.     @Override 
  6.     public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() { 
  7.         AsyncUncaughtExceptionHandler handler = (throwable, method, objects) -> { 
  8.             log.error("全局异常捕获", throwable); 
  9.         }; 
  10.         return handler; 
  11.     } 
  12.  

ps:这个异常处理方式只能处理未带返回值的异步任务。

异步任务使用注意点

异步线程池设置

Spring 异步任务默认使用 Spring 内部线程池 SimpleAsyncTaskExecutor 。

这个线程池比较坑爹,不会复用线程。也就是说来一个请求,将会新建一个线程。极端情况下,如果调用次数过多,将会创建大量线程。

Java 中的线程是会占用一定的内存空间 ,所以创建大量的线程将会导致 OOM 错误。

所以如果需要使用异步任务,我们需要一定要使用自定义线程池替换默认线程池。

XML 配置方式

如果当前使用 Spring XML 配置方式,我们可以使用如下配置设置线程池:

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

注解方式

如果注解方式配置,配置方式如下:

  1. @Configuration 
  2. public class AsyncConfiguration { 
  3.  
  4.  
  5.     @Bean 
  6.     public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() { 
  7.         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor(); 
  8.         executor.setThreadNamePrefix("task-Executor-"); 
  9.         executor.setMaxPoolSize(10); 
  10.         executor.setCorePoolSize(5); 
  11.         executor.setQueueCapacity(200); 
  12.         // 还有其他参数可以设置 
  13.         return executor; 
  14.     } 

只要我们配置了这个线程池Bean,Spring 的异步任务都将会使用该线程池执行。

如果我们应用配置了多个线程池Bean,异步任务需要指定使用某个线程池执行,我们只需要在 @Async注解上设置相应 Bean 的名字即可。示例代码如下:

  1. @Async("taskExecutor"
  2. public void sendEmailAsync() { 
  3.     log.info("使用 Spring 异步任务发送邮件示例"); 
  4.     TimeUnit.SECONDS.sleep(2l); 

Spring Boot 方式

如果是 SpringBoot 项目,从阿粉的测试情况来看,默认将会创建核心线程数为 8,最大线程数为 Integer.MAX_VALUE,队列数也为 Integer.MAX_VALUE线程池。

虽然上面的线程池不用担心创建过多线程的问题,不是还是有可能队列任务过多,导致 OOM 的问题。所以还是建议使用自定义线程池吗,或者在配置文件修改默认配置,例如:

  1. spring.task.execution.pool.core-size=10 
  2. spring.task.execution.pool.max-size=20 
  3. spring.task.execution.pool.queue-capacity=200 

ps:如果我们使用注解方式自定义了一个线程池,那么 Spring 异步任务都将会使用这个线程池。通过 SpringBoot 配置文件创建的线程池将会失效。

异步方法失效

Spring 异步任务背后原理是使用 AOP ,而使用 Spring AOP 时我们需要注意,切勿在方法内部调用其他使用 AOP 的方法,可能有点拗口,我们来看下代码:

  1. @Async 
  2. @SneakyThrows 
  3. public ListenableFuture<String> sendEmailAsyncWithListenableFuture() { 
  4.     // 这样调用,sendEmailAsync 不会异步执行 
  5.     sendEmailAsync(); 
  6.     log.info("使用 Spring 异步任务发送邮件,并且获取任务返回结果示例"); 
  7.     TimeUnit.SECONDS.sleep(2l); 
  8.     return AsyncResult.forValue("success"); 
  9.  
  10. /** 
  11.      * 异步发送任务 
  12.      * 
  13.      * @throws InterruptedException 
  14.      */ 
  15. @SneakyThrows 
  16. @Async("taskExecutor"
  17. public void sendEmailAsync() { 
  18.     log.info("使用 Spring 异步任务发送邮件示例"); 
  19.     TimeUnit.SECONDS.sleep(2l); 

上面两个方法都处于同一个类中,这样调用将会导致 AOP 失效,无法起到 AOP 的效果。

其他类似的 @Transactional,以及自定义的 AOP 注解都会有这个问题,大家使用过程,千万需要注意这一点。

总结

Spring 异步任务帮我们大大解决简化开发了流程,只要使用一个@Async就可以轻松解决异步任务。

不过,虽然使用方式比较简单,大家使用过程一定要注意设置合理的线程池。

 

责任编辑:武晓燕 来源: Java极客技术
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