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Spring Boot學習(十二)之Spring Boot使用@Async實現非同步呼叫

什麼是“非同步呼叫”?“非同步呼叫”對應的是“同步呼叫”,同步呼叫指程式按照定義順序依次執行,每一行程式都必須等待上一行程式執行完成之後才能執行;非同步呼叫指程式在順序執行時,不等待非同步呼叫的語句返回結果就執行後面的程式。同步呼叫下面通過一個簡單示例來直觀的理解什麼是同步呼叫:
  • 定義Task類,建立三個處理函式分別模擬三個執行任務的操作,操作消耗時間隨機取(10秒內)
@Component
public class Task {

    public static Random random =new Random();

    public void doTaskOne() throws Exception {
        System.out.println("開始做任務一");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(random.nextInt(10000));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("完成任務一,耗時:" + (end - start) + "毫秒");
    }

    public void doTaskTwo() throws Exception {
        System.out.println("開始做任務二");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(random.nextInt(10000));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("完成任務二,耗時:" + (end - start) + "毫秒");
    }

    public void doTaskThree() throws Exception {
        System.out.println("開始做任務三");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(random.nextInt(10000));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("完成任務三,耗時:" + (end - start) + "毫秒");
    }

}
  • 在單元測試用例中,注入Task物件,並在測試用例中執行doTaskOnedoTaskTwodoTaskThree三個函式。

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@SpringApplicationConfiguration(classes = Application.class)
public class ApplicationTests {

	@Autowired
	private Task task;

	@Test
	public void test() throws Exception {
		task.doTaskOne();
		task.doTaskTwo();
		task.doTaskThree();
	}

}
  • 執行單元測試,可以看到類似如下輸出:
開始做任務一完成任務一,耗時:4256毫秒開始做任務二完成任務二,耗時:4957毫秒開始做任務三完成任務三,耗時:7173毫秒任務一、任務二、任務三順序的執行完了,換言之doTaskOnedoTaskTwodoTaskThree三個函式順序的執行完成。非同步呼叫上述的同步呼叫雖然順利的執行完了三個任務,但是可以看到執行時間比較長,若這三個任務本身之間不存在依賴關係,可以併發執行的話,同步呼叫在執行效率方面就比較差,可以考慮通過非同步呼叫的方式來併發執行。在Spring Boot中,我們只需要通過使用@Async註解就能簡單的將原來的同步函式變為非同步函式,Task類改在為如下模式:
@Component
public class Task {

    @Async
    public void doTaskOne() throws Exception {
        // 同上內容,省略
    }

    @Async
    public void doTaskTwo() throws Exception {
        // 同上內容,省略
    }

    @Async
    public void doTaskThree() throws Exception {
        // 同上內容,省略
    }

}
為了讓@Async註解能夠生效,還需要在Spring Boot的主程式中配置@EnableAsync,如下所示:
@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class Application {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(Application.class, args);
	}

}
此時可以反覆執行單元測試,您可能會遇到各種不同的結果,比如:
  • 沒有任何任務相關的輸出
  • 有部分任務相關的輸出
  • 亂序的任務相關的輸出
原因是目前doTaskOnedoTaskTwodoTaskThree三個函式的時候已經是非同步執行了。主程式在非同步呼叫之後,主程式並不會理會這三個函式是否執行完成了,由於沒有其他需要執行的內容,所以程式就自動結束了,導致了不完整或是沒有輸出任務相關內容的情況。注: @Async所修飾的函式不要定義為static型別,這樣非同步呼叫不會生效非同步回撥為了讓doTaskOnedoTaskTwodoTaskThree能正常結束,假設我們需要統計一下三個任務併發執行共耗時多少,這就需要等到上述三個函式都完成調動之後記錄時間,並計算結果。那麼我們如何判斷上述三個非同步呼叫是否已經執行完成呢?我們需要使用Future<T>來返回非同步呼叫的結果,就像如下方式改造doTaskOne函式:
@Async
public Future<String> doTaskOne() throws Exception {
    System.out.println("開始做任務一");
    long start = System.currentTimeMillis();
    Thread.sleep(random.nextInt(10000));
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("完成任務一,耗時:" + (end - start) + "毫秒");
    return new AsyncResult<>("任務一完成");
}
按照如上方式改造一下其他兩個非同步函式之後,下面我們改造一下測試用例,讓測試在等待完成三個非同步呼叫之後來做一些其他事情。
@Test
public void test() throws Exception {

	long start = System.currentTimeMillis();

	Future<String> task1 = task.doTaskOne();
	Future<String> task2 = task.doTaskTwo();
	Future<String> task3 = task.doTaskThree();

	while(true) {
		if(task1.isDone() && task2.isDone() && task3.isDone()) {
			// 三個任務都呼叫完成,退出迴圈等待
			break;
		}
		Thread.sleep(1000);
	}

	long end = System.currentTimeMillis();

	System.out.println("任務全部完成,總耗時:" + (end - start) + "毫秒");

}
看看我們做了哪些改變:
  • 在測試用例一開始記錄開始時間
  • 在呼叫三個非同步函式的時候,返回Future<String>型別的結果物件
  • 在呼叫完三個非同步函式之後,開啟一個迴圈,根據返回的Future<String>物件來判斷三個非同步函式是否都結束了。若都結束,就結束迴圈;若沒有都結束,就等1秒後再判斷。
  • 跳出迴圈之後,根據結束時間 - 開始時間,計算出三個任務併發執行的總耗時。
執行一下上述的單元測試,可以看到如下結果:開始做任務一開始做任務二開始做任務三完成任務三,耗時:37毫秒完成任務二,耗時:3661毫秒完成任務一,耗時:7149毫秒任務全部完成,總耗時:8025毫秒可以看到,通過非同步呼叫,讓任務一、二、三併發執行,有效的減少了程式的總執行時間。