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不要直接使用 @Async 调用线程池

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本文讲述@Async注解，在Spring体系中的应用。本文仅说明@Async注解的应用规则，对于原理，调用逻辑，源码分析，暂不介绍。

对于异步方法调用，从Spring3开始提供了@Async注解，该注解可以被标注在方法上，以便异步地调用该方法。调用者将在调用时立即返回，方法的实际执行将提交给Spring TaskExecutor的任务中，由指定的线程池中的线程执行。

在项目应用中，@Async调用线程池，推荐使用自定义线程池的模式。自定义线程池常用方案：重新实现接口AsyncConfigurer。

简介

应用场景

同步： 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： 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。

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。

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业务子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。

Spring 已经实现的线程池

  1. SimpleAsyncTaskExecutor：不是真的线程池，这个类不重用线程，默认每次调用都会创建一个新的线程。

  2. SyncTaskExecutor：这个类没有实现异步调用，只是一个同步操作。只适用于不需要多线程的地方。

  3. ConcurrentTaskExecutor：Executor的适配类，不推荐使用。如果ThreadPoolTaskExecutor不满足要求时，才用考虑使用这个类。

  4. SimpleThreadPoolTaskExecutor：是Quartz的SimpleThreadPool的类。线程池同时被quartz和非quartz使用，才需要使用此类。

  5. ThreadPoolTaskExecutor ：最常使用，推荐。其实质是对java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的包装。

异步的方法有：

  1. 最简单的异步调用，返回值为void

  2. 带参数的异步调用，异步方法可以传入参数

  3. 存在返回值，常调用返回Future

Spring中启用@Async

// 基于Java配置的启用方式：  
@Configuration  
@EnableAsync  
public class SpringAsyncConfig { ... }  
  
// Spring boot启用：  
@EnableAsync  
@EnableTransactionManagement  
public class SettlementApplication {  
    public static void main(String[] args) {  
        SpringApplication.run(SettlementApplication.class, args);  
    }  
}  

@Async应用默认线程池

Spring应用默认的线程池，指在@Async注解在使用时，不指定线程池的名称。查看源码，@Async的默认线程池为SimpleAsyncTaskExecutor。

无返回值调用

基于@Async无返回值调用，直接在使用类，使用方法（建议在使用方法）上，加上注解。若需要抛出异常，需手动new一个异常抛出。

/**  
     * 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);  
    }  

有返回值Future调用

/**  
     * 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;  
    }  

有返回值CompletableFuture调用

CompletableFuture 并不使用@Async注解，可达到调用系统线程池处理业务的功能。

JDK5新增了，用于描述一个异步计算的结果。虽然 Future 以及相关使用方法提供了异步执行任务的能力，但是对于结果的获取却是很不方便，只能通过阻塞或者轮询的方式得到任务的结果。阻塞的方式显然和我们的异步编程的初衷相违背，轮询的方式又会耗费无谓的 CPU 资源，而且也不能及时地得到计算结果。

  • CompletionStage代表异步计算过程中的某一个阶段，一个阶段完成以后可能会触发另外一个阶段

  • 一个阶段的计算执行可以是一个Function，Consumer或者Runnable。比如：stage.thenApply(x -> square(x)).thenAccept(x -> System.out.print(x)).thenRun(() -> System.out.println())

  • 一个阶段的执行可能是被单个阶段的完成触发，也可能是由多个阶段一起触发

在Java8中，CompletableFuture提供了非常强大的Future的扩展功能，可以帮助我们简化异步编程的复杂性，并且提供了函数式编程的能力，可以通过回调的方式处理计算结果，也提供了转换和组合 CompletableFuture 的方法。

  • 它可能代表一个明确完成的Future，也有可能代表一个完成阶段（CompletionStage），它支持在计算完成以后触发一些函数或执行某些动作。

  • 它实现了Future和CompletionStage接口

/**  
     * 数据查询线程池  
     */  
    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，获取数量，返回值为int  
 // 获取总条数  
        CompletableFuture<Integer> countFuture = CompletableFuture  
                .supplyAsync(() -> tradeMapper.countTradeLog(tradeSearchBean), SELECT_POOL_EXECUTOR);  
// 同步阻塞  
    CompletableFuture.allOf(countFuture).join();  
// 获取结果  
 int count = countFuture.get();  

默认线程池的弊端

在线程池应用中，参考阿里巴巴java开发规范：线程池不允许使用Executors去创建，不允许使用系统默认的线程池，推荐通过ThreadPoolExecutor的方式，这样的处理方式让开发的工程师更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险。

Executors各个方法的弊端：

  • newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor：主要问题是堆积的请求处理队列可能会耗费非常大的内存，甚至OOM。

  • newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool：要问题是线程数最大数是Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至OOM。

@Async默认异步配置使用的是SimpleAsyncTaskExecutor，该线程池默认来一个任务创建一个线程，若系统中不断的创建线程，最终会导致系统占用内存过高，引发OutOfMemoryError错误。

针对线程创建问题，SimpleAsyncTaskExecutor提供了限流机制，通过concurrencyLimit属性来控制开关，当concurrencyLimit>=0时开启限流机制，默认关闭限流机制即concurrencyLimit=-1，当关闭情况下，会不断创建新的线程来处理任务。基于默认配置，SimpleAsyncTaskExecutor并不是严格意义的线程池，达不到线程复用的功能。

@Async应用自定义线程池

自定义线程池，可对系统中线程池更加细粒度的控制，方便调整线程池大小配置，线程执行异常控制和处理。在设置系统自定义线程池代替默认线程池时，虽可通过多种模式设置，但替换默认线程池最终产生的线程池有且只能设置一个（不能设置多个类继承AsyncConfigurer）。自定义线程池有如下模式：

  • 重新实现接口AsyncConfigurer

  • 继承AsyncConfigurerSupport

  • 配置由自定义的TaskExecutor替代内置的任务执行器

通过查看Spring源码关于@Async的默认调用规则，会优先查询源码中实现AsyncConfigurer这个接口的类，实现这个接口的类为AsyncConfigurerSupport。但默认配置的线程池和方法均为空，所以，无论是继承或者重新实现接口，都需指定一个线程池。且重新实现 public Executor getAsyncExecutor()方法。

实现接口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);  
         // 使用自定义的跨线程的请求级别线程工厂类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("执行异步任务'%s'", method), ex);  
     }  
 }  

继承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("执行异步任务'%s'", method), ex);  
}  
}  

配置自定义的TaskExecutor

由于AsyncConfigurer的默认线程池在源码中为空，Spring通过beanFactory.getBean(TaskExecutor.class)先查看是否有线程池，未配置时，通过beanFactory.getBean(DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME, Executor.class)，又查询是否存在默认名称为TaskExecutor的线程池。

所以可以在项目中，定义名称为TaskExecutor的bean生成一个默认线程池。也可不指定线程池的名称，申明一个线程池，本身底层是基于TaskExecutor.class便可。

比如：

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

这样的模式，最终底层为Executor.class，在替换默认的线程池时，需设置默认的线程池名称为TaskExecutor

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

这样的模式，最终底层为TaskExecutor.class，在替换默认的线程池时，可不指定线程池名称。

@EnableAsync  
 @Configuration  
 public class TaskPoolConfig {  
     @Bean(name = AsyncExecutionAspectSupport.DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME)  
     public Executor taskExecutor() {  
         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();  
          //核心线程池大小  
         executor.setCorePoolSize(10);  
         //最大线程数  
         executor.setMaxPoolSize(20);  
         //队列容量  
         executor.setQueueCapacity(200);  
         //活跃时间  
         executor.setKeepAliveSeconds(60);  
         //线程名字前缀  
         executor.setThreadNamePrefix("taskExecutor-");  
         executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());  
         return executor;  
     }  
    @Bean(name = "new_task")  
     public Executor taskExecutor() {  
         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();  
          //核心线程池大小  
         executor.setCorePoolSize(10);  
         //最大线程数  
         executor.setMaxPoolSize(20);  
         //队列容量  
         executor.setQueueCapacity(200);  
         //活跃时间  
         executor.setKeepAliveSeconds(60);  
         //线程名字前缀  
         executor.setThreadNamePrefix("taskExecutor-");  
         executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());  
         return executor;  
     }  
 }  

多个线程池

@Async注解，使用系统默认或者（代替默认线程池）。可在项目中设置多个线程池，在异步调用时，指明需要调用的线程池名称，如@Async("new_task")。

@Async部分重要源码解析

源码-获取线程池方法

不要直接使用 @Async 调用线程池
图片

源码-设置默认线程池defaultExecutor，默认是空的，当重新实现接口AsyncConfigurer的getAsyncExecutor()时，可以设置默认的线程池。

不要直接使用 @Async 调用线程池
图片
不要直接使用 @Async 调用线程池
图片
不要直接使用 @Async 调用线程池
图片

源码-都没有找到项目中设置的默认线程池时，采用spring 默认的线程池

不要直接使用 @Async 调用线程池
图片
来源：cnblogs.com/wlandwl/p/async.html
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