Spring boot注解@Async线程池的示例分析

发布时间：2021-07-15 11:30:03 作者：小新
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这篇文章主要介绍Spring boot注解@Async线程池的示例分析，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

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。

1. TaskExecutor

Spring异步线程池的接口类，其实质是java.util.concurrent.Executor

Spring 已经实现的异常线程池：

1. SimpleAsyncTaskExecutor：不是真的线程池，这个类不重用线程，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

2. @EnableAsync @Async

(1) springboot的启动类,@EnableAsync注解开启异步调用

(2) spring对@Async定义异步任务

异步的方法有3种

1. 最简单的异步调用，返回值为void，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。

2. 带参数的异步调用异步方法可以传入参数

3. 异常调用返回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

3. @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。

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。

4. @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异步处理方法均为空，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。

(1)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
    RequestContextThreadFactory threadFactory = RequestContextThreadFactory.getDefault();
    executor.setThreadFactory(threadFactory);
    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);
  }
}

(2)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);
}
}

(3)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）

Executor.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。）

package intellif.configs;

import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import org.springframework.aop.interceptor.AsyncUncaughtExceptionHandler;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.scheduling.annotation.AsyncConfigurer;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

/**
 * @author liuyu
 * @className TaskConfiguration
 * @date 2019/12/17 11:40
 * @description
 */


@Component
public class TaskConfiguration implements AsyncConfigurer {

  private static Logger logger = LogManager.getLogger(TaskConfiguration.class);

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

  @Value("${thread.pool.maxPoolSize:20}")
  private int maxPoolSize;

  @Value("${thread.pool.keepAliveSeconds:4}")
  private int keepAliveSeconds;

  @Value("${thread.pool.queueCapacity:512}")
  private int queueCapacity;

  @Value("${thread.pool.waitForTasksToCompleteOnShutdown:true}")
  private boolean waitForTasksToCompleteOnShutdown;

  @Value("${thread.pool.awaitTerminationSeconds:60}")
  private int awaitTerminationSeconds;


  @Override
  public Executor getAsyncExecutor() {
    ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    //核心线程数
    executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
    //线程池最大的线程数，只有在缓冲队列满了之后，才会申请超过核心线程数的线程
    executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
    //允许线程的空闲时间,当超过了核心线程之外的线程,在空闲时间到达之后会被销毁
    executor.setKeepAliveSeconds(keepAliveSeconds);
    ////用来缓冲执行任务的队列
    executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
    //线程池名的前缀,可以用于定位处理任务所在的线程池
    executor.setThreadNamePrefix("taskExecutor-");
    //线程池对拒绝任务的处理策略
    executor.setRejectedExecutionHandler((Runnable r, ThreadPoolExecutor exe) -> {
      logger.warn("当前任务线程池队列已满.");
    });
    //该方法用来设置线程池关闭的时候等待所有任务都完成后,再继续销毁其他的Bean，这样这些异步任务的销毁就会先于数据库连接池对象的销毁。
    executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(waitForTasksToCompleteOnShutdown);
    //该方法用来设置线程池中,任务的等待时间,如果超过这个时间还没有销毁就强制销毁,以确保应用最后能够被关闭,而不是阻塞住。
    executor.setAwaitTerminationSeconds(awaitTerminationSeconds);
    executor.initialize();
    return executor;
  }

  @Override
  public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
    return (ex, method, params) -> logger.error("线程池执行任务发生未知异常.", ex);
  }
}

多个线程池

@Async注解，使用系统默认或者自定义的线程池（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")。

5. @Async注解失效原因

没有过去到代理类,本类调用时,直接自己内部调用,没有走代理类

1.没有在@SpringBootApplication启动类当中添加注解@EnableAsync注解。

2.异步方法使用注解@Async的返回值只能为void或者Future。

3.没有走Spring的代理类。因为@Transactional和@Async注解的实现都是基于Spring的AOP，而AOP的实现是基于动态代理模式实现的。那么注解失效的原因就很明显了，有可能因为调用方法的是对象本身而不是代理对象，因为没有经过Spring容器。

解决方法:

这里具体说一下第三种情况的解决方法。

1.注解的方法必须是public方法。

2.方法一定要从另一个类中调用，也就是从类的外部调用，类的内部调用是无效的。

3.如果需要从类的内部调用，需要先获取其代理类，下面上代码

@Service
public class AsyncService{
 public void methodA(){
  ...
  AsyncService asyncServiceProxy = SpringUtil.getBean(AsyncService.class);
  asyncServiceProxy .methodB();
  ...
 }
 
 @Async
 public void methodB() {
  ...
 }
}

本类中可以定义实现本类中调用的本类的异步多线程方法；

必须实现的两种：

public方法
手动获取spring bean

SpringUtils的工具类，手动获取bean方法：

package intellif.util;

import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * @author liuyu
 * @className SpringUtils
 * @date 2019/12/16 20:55
 * @description
 */

@Component("springContextUtil")
public class SpringUtils implements ApplicationContextAware {
  private static ApplicationContext applicationContext = null;

  public static ApplicationContext getApplicationContext() {
    return applicationContext;
  }

  @SuppressWarnings("unchecked")
  public static <T> T getBean(String beanId) {
    return (T) applicationContext.getBean(beanId);
  }

  public static <T> T getBean(Class<T> requiredType) {
    return (T) applicationContext.getBean(requiredType);
  }
  /**
   * Spring容器启动后，会把 applicationContext 给自动注入进来，然后我们把 applicationContext
   * 赋值到静态变量中，方便后续拿到容器对象
   * @see org.springframework.context.ApplicationContextAware#setApplicationContext(org.springframework.context.ApplicationContext)
   */
  @Override
  public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
    SpringUtils.applicationContext = applicationContext;
  }
}

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Spring boot注解@Async线程池的示例分析

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