Spring中基于@Async的异步线程池构建与使用
在处理队列中的请求或者与第三方系统的交互时，异步处理较为常见，为充分利用系统资源，常规多采用构建线程池的方式，但线程池的构建成本高、代码维护困难；Spring 3.x 引入了@Async可完美解决这类异步处理难题，简洁，易用，可读性强。本文就以实际应用中，处理redis队列中异步请求为例，结合前辈们的总结和自己的实际应用，简要概述@Async在实际应用的特点。
关于异步调用
何为异步调用
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。
常规的多线程处理均为异步调用，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。
常规的异步调用处理方式
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。
@Async介绍
在Spring中，基于@Async标注的方法，称之为异步方法；这些方法将在执行的时候，将会在独立的线程中被执行，调用者无需等待它的完成，即可继续其他的操作。
@Async的构建与使用
基于注解的使用方法
关于基于xml的使用方式，不做赘述，基于注解的使用方式包括如下三步：
- 启动类加上@EnableAsync
- 配置类中完成异步线程池TaskExecutor的导入
- 需要异步调用的方法加上@Async
异步线程池TaskExecutor
异步线程池接口TaskExecutor继承JDK的Executor，只是在Spring框架内部完成该并发执行接口的重新定义。其实现类与接口层级图如下：
这里最常用的是ThreadPoolTaskExecutor ，其实质是对java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的包装，推荐使用。
配置类中自定义异步线程池：
/** * 自定义异步线程池 * @return */ @Bean public TaskExecutor taskExecutor() { ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor(); executor.setThreadNamePrefix("Anno-Executor"); executor.setMaxPoolSize(10); // 设置拒绝策略 executor.setRejectedExecutionHandler(new RejectedExecutionHandler() { @Override public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) { // ..... } }); // 使用预定义的异常处理类 // executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); return executor; }
@Async定义异步任务
使用@Async定义异步任务包括如下三种方式：
- 最简单的异步调用，返回值为void
- 带参数的异步调用异步方法
- 异步调用返回Future
代码示例：
@Component public class AsyncDemo { private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(AsyncDemo.class); /** * 最简单的异步调用，返回值为void */ @Async public void asyncInvokeSimplest() { log.info("asyncSimplest"); } /** * 带参数的异步调用 异步方法可以传入参数 * * @param s */ @Async public void asyncInvokeWithParameter(String s) { log.info("asyncInvokeWithParameter, parementer={}", s); } /** * 异步调用返回Future * * @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); } catch (InterruptedException e) { future = new AsyncResult<String>("error"); } return future; } }
调用示例：
asyncDemo.asyncInvokeSimplest(); asyncDemo.asyncInvokeWithException("test"); Future<String> future = asyncDemo.asyncInvokeReturnFuture(100); System.out.println(future.get());
对异步方法的异常处理
在调用方法时，可能出现方法中抛出异常的情况。在异步中主要有有两种异常处理方法：
- 对于方法返回值是Futrue的异步方法:
- 在调用future的get时捕获异常
- 在异常方法中直接捕获异常
- 对于返回值是void的异步方法：通过AsyncUncaughtExceptionHandler处理异常
代码如下：
/** * 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); } /** * 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; }
实现AsyncConfigurer接口对异常线程池更加细粒度的控制：
- 创建线程自己的线程池
- 对void方法抛出的异常处理的类AsyncUncaughtExceptionHandler
代码如下：
@Service public class MyAsyncConfigurer implements AsyncConfigurer{ private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(MyAsyncConfigurer.class); @Override public Executor getAsyncExecutor() { ThreadPoolTaskExecutor threadPool = new ThreadPoolTaskExecutor(); threadPool.setCorePoolSize(1); threadPool.setMaxPoolSize(1); threadPool.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true); threadPool.setAwaitTerminationSeconds(60 * 15); threadPool.setThreadNamePrefix("MyAsync-"); threadPool.initialize(); return threadPool; } @Override public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() { return new MyAsyncExceptionHandler(); } /** * 自定义异常处理类 * @author hry * */ class MyAsyncExceptionHandler implements AsyncUncaughtExceptionHandler { @Override public void handleUncaughtException(Throwable throwable, Method method, Object... obj) { log.info("Exception message - " + throwable.getMessage()); log.info("Method name - " + method.getName()); for (Object param : obj) { log.info("Parameter value - " + param); } } } }
@Async调用中的事务处理机制
在@Async标注的方法，同时也适用了@Transactional进行了标注；在其调用数据库操作之时，将无法产生事务管理的控制，原因就在于其是基于异步处理的操作。
那该如何给这些操作添加事务管理呢？可以将需要事务管理操作的方法放置到异步方法内部，在内部被调用的方法上添加@Transactional.
例如： 方法A，使用了@Async/@Transactional来标注，但是无法产生事务控制的目的。方法B，使用了@Async来标注， B中调用了C、D，C/D分别使用@Transactional做了标注，则可实现事务控制的目的。
实际业务使用
目前的业务中，主要有两块需使用异步线程池完成快速、高效、简便的异步处理，抛开业务，都是获取队列中请求，并发异步处理，再调用第三方接口返回数据，或者入库用以后续生成报表。部分代码如下：
启动类添加@EnableAsync，完成对于Spring异步调用的支持，不做赘述。
创建异步线程池：
@Configuration public class ThreadPoolConfig { @Bean public TaskExecutor videoRetrievalPool() { ThreadPoolTaskExecutor exec = new ThreadPoolTaskExecutor(); exec.setCorePoolSize(VideoSearchConstant.threadPoolSize); exec.setMaxPoolSize(VideoSearchConstant.threadPoolSize); exec.setAllowCoreThreadTimeOut(true); exec.setKeepAliveSeconds(100);
// 线程池常用处理策略 ， 不做赘述 exec.setThreadNamePrefix("video-"); exec.initialize(); return exec; } }
异步任务耗时较长，为避免频繁刷新队列，暂时可采用定时作业的形式：
@Async("videoRetrievalPool") @Scheduled(fixedRate = 1000) public void scheduleRetrieval() { ... ... }