Spring异步详解

Spring框架作为一个全面的企业级框架，提供了强大的异步功能，让开发者可以更方便地处理高并发场景。本文将从多个方面详细介绍Spring异步的相关知识。

一、Spring异步方法

Spring允许我们以异步的方式执行方法，这样可以在方法执行期间使应用程序继续响应其他请求。这对于在高负载情况下处理请求非常有用。Spring异步方法主要有两种实现方式：基于注解和基于XML配置。

基于注解的方式

使用Spring基于注解的异步方法很容易。只需用@Async注解标记方法即可，如下代码：

@Component
public class AsyncTestServiceImpl implements AsyncTestService {
	
	@Override
    @Async
    public void asyncMethod() {
        // 异步方法逻辑
    }
}

这样，Spring就会在异步情况下执行asyncMethod()方法，而不会阻塞主线程或其他线程的执行。需要在配置文件中开启异步功能：

在上面的代码中，我们使用了配置开启异步功能，并指定了一个线程池（pool-size="5"）。Spring在异步调用时会自动获取该线程池的线程执行异步方法。

基于XML配置的方式

在基于XML的配置中，需加入配置项 指定线程池， 。然后，需要将异步类定义为Spring bean的一个实例，并将异步执行的方法名称作为 元素的属性值进行配置，如下代码：

二、Spring异步执行及监控

异步执行通常需要在多线程环境下进行，因此任务的执行情况需要进行监控。Spring提供了TaskExecutor和TaskScheduler等接口来执行异步任务并监控。TaskExecutor接口用于异步执行任务，而TaskScheduler接口用于基于时间的任务调度。Spring还提供了AsyncUncaughtExceptionHandler接口来管理异步任务抛出的异常。

异步执行

TaskExecutor是Spring框架提供的一个接口，用于异步执行任务。下面是一段TaskExecutor的示例代码：

@Configuration
@EnableAsync
public class AppConfig implements AsyncConfigurer {

    @Bean(name = "asyncExecutor")
    public Executor getAsyncExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(5);
        executor.setMaxPoolSize(10);
        executor.setQueueCapacity(20);
        executor.setThreadNamePrefix("asyncExecutor-");
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

上面的代码将创建一个ThreadPoolTaskExecutor对象，异步执行的线程池大小为5，最大线程池大小为10，队列容量为20。

异步监控

要监控异步执行情况，可以使用AsyncTaskExecutor类。以下是一个示例代码：

@Component("asyncTaskExecutor")
public class AsyncTaskExecutor implements TaskExecutor {

    private TaskExecutor taskExecutor;

    @Override
    public void execute(Runnable task) {
        // 异步执行线程，监控线程执行情况
        taskExecutor.execute(task);
    }

    /**
     * 开启异步任务
     *
     * @param task 任务
     * @param startAtDelay 延时时间
     * @param timeout 处理超时时间
     */
    public void execute(final Runnable task, final long startAtDelay, final long timeout) {
        // 异步执行线程，监控线程执行情况
        taskExecutor.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(startAtDelay);
                } catch (InterruptedException e) {
                }
                task.run();
            }
        }, timeout);
    }
}

三、Spring异步调用

Spring允许我们以异步方式调用方法。这样可以在应用程序正常响应请求的同时，处理其他时间密集型操作。例如：邮件发送、短信发送等待等会占用大量时间的操作。Spring提供了两种方式来实现异步调用。

基于注解的方式

使用Spring的异步调用注解很容易，只需使用@Async注解标记调用异步方法的方法即可。下面的代码示例展示了使用@Async来异步调用SendEmailService：

@Service
public class AsyncEmailServiceImpl implements AsyncEmailService {

    @Autowired
    private SendEmailService sendEmailService;

    @Override
    @Async
    public void sendEmail() {
        try {
            sendEmailService.sendEmail();
        } catch (Exception e) {
            log.error("Send email error: {}", e.getMessage(), e);
        }
    }
}

public interface SendEmailService {
    void sendEmail() throws Exception;
}

@Service
public class SendEmailServiceImpl implements SendEmailService {

    @Override
    public void sendEmail() throws Exception {
        // 发送邮件逻辑
    }
}

基于XML配置的方式

在基于XML的配置方式中，需要使用 配置异步任务执行线程池，例如：

除此之外，由于异步调用可能会出现异常，我们需要将AsyncUncaughtExceptionHandler类的实现注入Spring容器中，如下所示：

@Bean
public AsyncUncaughtExceptionHandler asyncUncaughtExceptionHandler() {
    return new AsyncExceptionHandler();
}

public class AsyncExceptionHandler implements AsyncUncaughtExceptionHandler {
    @Override
    public void handleUncaughtException(Throwable throwable, Method method, Object... objects) {
        log.error("Method [{}] throwing [{}]", method.getName(), throwable.getMessage(), throwable);
    }
}

四、Spring异步线程池

Spring的异步处理依赖于线程池。Spring为我们提供了三种线程池：

• SimpleAsyncTaskExecutor：每次调用都会创建一个新的线程。
• SyncTaskExecutor：同步执行任务，不会创建新的线程。
• ThreadPoolTaskExecutor：使用线程池来异步执行任务。

ThreadPoolTaskExecutor是最常用的，因为线程池可以重用线程，减少了线程的创建和销毁的开销。在ThreadPoolTaskExecutor的配置中，我们可以指定线程池的核心线程数、最大线程数和线程的存活时间。

五、Spring异步编排

Spring提供了异步编排功能，可以将异步任务进行编排，提高运行效率。Spring异步编排依赖于@Async和CompletableFuture两个注解。

使用@Async注解编排任务

下面的代码示例展示了如何使用@Async注解编排任务：

@Component
public class AsyncTestServiceImpl implements AsyncTestService {

    @Async
    public Future
    taskOne() {
        // 第一个任务逻辑
        return new AsyncResult<>("taskOne");
    }

    @Async
    public Future
     taskTwo() {
        // 第二个任务逻辑
        return new AsyncResult<>("taskTwo");
    }

    @Async
    public Future
      taskThree(String param) {
        // 第三个任务逻辑
        return new AsyncResult<>("taskThree" + param);
    }
}

@Component
public class AppComponent {
    @Autowired
    private AsyncTestServiceImpl asyncTestService;

    public void execute() throws InterruptedException, ExecutionException {
        Future
       f1 = asyncTestService.taskOne();
        Future
       
        f2 = asyncTestService.taskTwo(); Future
        
         f3 = asyncTestService.taskThree(" param"); while (!(f1.isDone() && f2.isDone() && f3.isDone())) { Thread.sleep(10); } System.out.println(f1.get()); System.out.println(f3.get()); System.out.println(f2.get()); } }
        
       
      
     
    
   

在上面的代码中，我们使用@Async注解标记了三个任务，并使用Future来获取执行结果，最后通过while循环等待任务执行完成并获取结果。

使用CompletableFuture编排任务

下面的代码示例展示了如何使用CompletableFuture编排任务：

@Component
public class AsyncTestServiceImpl {

    @Async
    public CompletableFuture
    taskOne() {
        // 第一个任务逻辑
        return CompletableFuture.completedFuture("taskOne");
    }

    @Async
    public CompletableFuture
     taskTwo() {
        // 第二个任务逻辑
        return CompletableFuture.completedFuture("taskTwo");
    }

    @Async
    public CompletableFuture
      taskThree(String param) {
        // 第三个任务逻辑
        return CompletableFuture.completedFuture("taskThree" + param);
    }
}

@Component
public class AppComponent {
    @Autowired
    private AsyncTestServiceImpl asyncTestService;

    public CompletableFuture
       execute() {
        CompletableFuture
       
        f1 = asyncTestService.taskOne(); CompletableFuture
        
         f2 = asyncTestService.taskTwo(); return f1 .thenCompose(result1 -> asyncTestService.taskThree(result1)) .thenCombine(f2, (result3, result2) -> result2 + result3) .exceptionally(e -> "exception"); } }
        
       
      
     
    
   

在上面的代码中，我们使用CompletableFuture来编排三个任务，其中thenCompose和thenCombine方法用于异步执行任务并组合每个任务的结果。返回结果时，我们可以使用exceptionally方法捕获异常并返回相应结果。

六、Spring异步事件

Spring提供了异步事件机制，可以在应用程序内部处理各种不同的事件。异步事件通过ApplicationEventPublisher和ApplicationListener两个接口实现。其中，ApplicationEventPublisher接口是用于发布事件的，ApplicationListener接口则是用于监听事件并做出响应的。

定义异步事件

下面是定义异步事件的示例代码：

public class EmailEvent extends ApplicationEvent {

    public EmailEvent(Object source) {
        super(source);
    }

    public String getMessage() {
        return "email event";
    }
}

上面的代码定义了一个EmailEvent，该事件继承自ApplicationEvent类，包含了一条消息。

发布异步事件

下面是发布异步事件的示例代码：

@Service
public class EmailSendService {

    @Autowired
    private ApplicationEventPublisher publisher;

    public void sendEmail() {
        // 发送邮件逻辑
        EmailEvent event = new EmailEvent(this);
        publisher.publishEvent(event);
    }
}

在上面的代码中，我们使用ApplicationEventPublisher来发布一个EmailEvent事件。

监听异步事件并做出响应

下面是监听异步事件并做出响应的示例代码：

@Component
public class EmailEventListener {

    @EventListener
    public void handleEmailEvent(EmailEvent emailEvent) {
        // 处理邮件事件
        System.out.println(emailEvent.getMessage());
    }
}

在上面的代码中，我们使用@EventListener注