同步程式碼寫起來簡單，但就是怕遇到耗時操作，會影響效率和吞吐量。

此時非同步程式碼才是王者，但涉及多執行緒和執行緒池，以及非同步結果的獲取，寫起來頗為麻煩。

不過在遇到SpringBoot非同步任務時，這個問題就不存在了。因為Spring家族是最替使用者考慮的。

結果就是，像同步一樣簡單，像非同步一樣強大。


眾所熟悉的同步程式碼


先準備一些程式碼，為了模擬耗時操作，在其中加入執行緒睡眠語句。

同時打印出執行這些程式碼的執行緒資訊。如下圖01：

其中一個是沒有返回值的，一個是有返回值的。

然後把它注入到另一個類裡進行呼叫，在呼叫時也輸出一下主執行緒資訊。如下圖02：

下面是輸出結果，如下圖03：

可以看到這些程式碼執行在主執行緒中，所以這些程式碼的耗時操作會影響主執行緒。

首選的方案就是把耗時操作放入另一個執行緒中執行（通常稱為工作執行緒），把主執行緒解放出來。


同步程式碼的非同步化改造


由於SpringBoot已經幫我們做好了一切，只需按要求改造即可，只需兩步，真的是非常簡單。

第一步，引入啟用非同步任務的註解，@EnableAsync，如下圖04：

第二步，在原來的方法上標上@Async註解，如下圖05：

這就好了，然後像普通方法一樣呼叫，如下圖06：

看下輸出結果，如下圖07：

可以看到主執行緒的id是1，而且瞬間執行完。任務在另一個執行緒id為17的執行緒中執行，且等耗時操作執行完後才結束。

程式碼完全不變，只需加兩個註解，同步立馬變成非同步啦。簡直爽歪歪了。

主要是因為這個方法沒有返回值，如果有的話，只需改下返回型別即可。

SpringBoot一共支援三種返回型別，來逐一看下。

第一種，返回型別為Java的Future<?>，如下圖08：

熟悉Java多執行緒的朋友對這個類都應該不陌生。為了程式碼能正常編譯，在方法最後需要return一個這樣的型別。

在同步程式碼中，我們原來return的是一個Object型別，顯然不滿足需求，所以SpringBoot就想了一個辦法。

新增了一個類，AsyncResult，使用它進行型別適配，這也是此類的主要作用，保證編譯通過。

這個類就像一個“型別”佔位符一樣，如果你真正瞭解Java多執行緒的話就會明白，否則絕對不明白。

然後就像普通方法呼叫一樣呼叫它，接著通過while迴圈等待非同步任務完成後，輸出返回結果。

注意，我特意輸出了一下方法呼叫返回的future變數，如下圖09：

輸出結果如下圖10：

可以看到任務是線上程id為17的執行緒中執行，主執行緒不斷睡眠等待，直到任務完成後才獲取到任務的返回結果。

重要時刻來臨，可以看到我們輸出的future變數型別是Java的FutureTask類，而我們實際在程式碼中return的是Spring的AsyncResult類。

是不是很奇怪呢？其實一點都不怪，這和Java多執行緒有關，如果還不明白的話，後面有說明。

第二種，返回型別為Spring的ListenableFuture<?>，如下圖11：

可以看到程式碼在return的時候寫法是一樣的，那這個型別的好處是什麼呢？答案是可以註冊回撥。

有了回撥，任務在完成後會自動執行回撥程式碼，所以主執行緒就不用等了。

因此在呼叫時要註冊回撥程式碼，包括成功回撥和失敗回撥，如下圖12：

注意，我們同樣列印一下方法返回變數listenableFuture的型別。

輸出結果如下圖13：

可以看到此時主執行緒瞬間執行完畢。任務線上程id為17的執行緒中執行，完成後執行了回撥，且在同一個執行緒中。

同樣變數listenableFuture的型別是Spring的ListenableFutureTask類，並不是我們在程式碼裡return的AsyncResult類。

第三種，返回型別為Java的CompletableFuture<?>，如下圖14：

這個型別是Java 8新增的，可以對非同步任務進行特殊的操作。

然後進行呼叫，同樣輸出下返回變數型別，如下圖15：

輸出結果如下圖16：

輸出內容很容易看懂。重點看下返回變數的型別，它就是Java的CompletableFuture<?>類。

那我們在程式碼中return的是什麼型別呢？如下圖17：

可以看到和真實呼叫時返回的還是不一樣。如果還不明白，下面來說明下。

Spring在遇到標有@Async的方法時會生成代理，代理做的事情就是把該方法包裝成一個任務submit到執行緒池中。

在submit的時候會返回真正的返回值，就是上面我們在呼叫方法時輸出的。

而我們在寫@Async方法程式碼時return的是一個類似型別佔位符的類，它的一個作用就是保證編譯通過。

另一個作用就是傳遞返回值，在任務執行完成時，把值往外層傳遞。


執行緒池的個性化按需配置


對於Java來說，幾乎所有的非同步執行程式碼都是提交到執行緒池中來執行的，因為執行緒池可以管理好執行緒，我們就不用操心了。

不過我們依然可以對執行緒池進行配置，如核心執行緒數、最大執行緒數、內部佇列長度等等。

SpringBoot當然也支援這些配置，按照慣例，這些配置也是放在application.yml配置檔案中的。

一些IDE是可以進行自動提示的，如下圖18：

這些配置的字首是spring.task.execution，主要包括三類配置，執行緒池中執行緒的數目和佇列的大小，執行緒池關閉時的行為，執行緒名稱的字首。

有求知慾的朋友可能會尋思，這些配置究竟是如何生效的呢？下面就來滿足一下好奇心，其實很簡單。

SpringBoot的特性之一就是自動配置，這些自動配置程式碼都位於這個jar包中，如下圖19：

這個jar包名稱很容易記住，所以最好都能記住，下次有疑問自己就可以去找了。

我們在這個jar包裡尋找和任務（task）相關的包名稱，如下圖20：

前兩個類是和任務執行相關的，其中以Properties結尾的類是用於存放application.yml裡面的配置的。

以AutoConfiguration結尾的類是用於自動配置的，主要是bean定義的註冊。

這種寫法是SpringBoot自動配置的標準模式，可以看看其它的，都是這樣的。

看下TaskExecutionProperties類，如下圖21：

指定好字首後，配置檔案中的配置項和類中的屬性完全是一一對應的，而且類中屬性可以有預設值，這樣配置檔案中沒有配置時就使用預設值。

再來看下TaskExecutionAutoConfiguration類，這裡面就註冊了兩個bean，如下圖22：

首先使用剛剛的屬性註冊一個TaskExecutorBuilder型別的bean，然後再使用它註冊一個ThreadPoolTaskExecutor型別的bean。

其實非同步任務執行主要是要找到一個執行緒池的bean，來完成任務的提交，具體尋找邏輯的如下：

1）如果容器中存在唯一一個TaskExecutor型別的bean，那就用它。否則繼續往下。

2）如果容器中存在一個名稱為taskExecutor且型別為Executor的bean，就用它，否則繼續往下。

3）將使用SimpleAsyncTaskExecutor類進行非同步方法呼叫。


void非同步方法的異常處理


需要注意的是，返回型別為void的非同步方法，將不會向呼叫者傳遞異常。預設情況下，這些未捕獲的異常僅僅輸出一下日誌。

所以對於void方法一定要自己處理好異常。如果恰巧沒處理好，怎麼辦呢？不要著急。

SpringBoot提供了統一的未捕獲異常處理方式，只要實現一個介面即可，如下圖23：

我們可以獲取到丟擲的異常，還有丟擲異常時執行的非同步方法，還有呼叫該非同步方法時傳入的引數。

那麼，對於有返回值的非同步方法，則本身可以傳遞異常，所以不會使用這種方式。這一點需注意。


作者寄語


非同步方法的原理很簡單，就是在單獨的執行緒中執行一個方法或程式碼片段。

不過有兩方面需要注意，技術方面和業務方面：

技術方面：

1）如何獲取非同步方法的返回值

2）如何處理非同步方法產生的異常

3）如何處理非同步方法超時的問題

業務方面:

1）非同步方法執行成功時對業務的影響

2）非同步方法丟擲異常時對業務的影響

3）非同步方法執行超時時對業務的影響

 

（END）

 

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