SpringBoot第十二集：度量指標監控與非同步呼叫（2020最新最易懂）

　　Spring Boot Actuator是spring boot專案一個監控模組，提供了很多原生的端點，包含了對應用系統的自省和監控的整合功能，比如應用程式上下文裡全部的Bean、執行狀況檢查、健康指標、環境變數及各類重要度量指標等等，以圖形化介面的方式展示這些資訊，通過這些監控資訊，我們就能隨時瞭解應用的執行情況了。

　　作用：可以通過監控執行狀態檢查獲取應用的執行狀態，潛在問題等。可以更具這些且在風險對專案進行優化，排除問題保證專案的執行。可以通過監控度量指標獲取應用記憶體佔用，執行緒數量，垃圾回收過程對專案進行深入分析。

一.Spring Boot Actuator的度量指標監控入門

1，準備工作

　　在專案中引入Actuator依賴，該以來由SprngBoot官方提供。

1 <dependency>
2     <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3     <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
4 </dependency>

　　當專案中引入了Actuator依賴後，那麼當前的專案就表示擁有了度量指標監控能力了，啟動SpringBoot專案，控制檯如下：

 框起來的那段內容表示：SpringBoot監控已經預設暴露了兩個基礎端點，可供我們訪問獲取應用監控資料，基礎訪問路徑是"/actuator"

2,訪問基礎端點測試

　　輸入訪問路徑：localhost:8080/actuator　　結果如下：（為便於檢視，我已將JSON結果格式化)

 1 {
 2     "_links": {
 3         "self": {
 4             "href": "http://localhost:8080/actuator",  // 基礎訪問地址
 5             "templated": false
 6         },
 7         "health-path": {
 8             "href": "http://localhost:8080/actuator/health/{*path}",  
 9             "templated": true
10         },
11         "health": {
12             "href": "http://localhost:8080/actuator/health",  // 暴露的端點一 （訪問URL）
13             "templated": false
14         },
15         "info": {
16             "href": "http://localhost:8080/actuator/info",  // 暴露的端點二 （訪問URL）
17             "templated": false
18         }
19     }
20 }

　　那麼這些暴露的URL訪問後分別代表什麼呢？Actuator提供了13個介面，可以分為三大類：配置介面、度量介面和其它介面，具體如下表：

　　訪問一個試試？localhost:8080/actuator/health   訪問後結果：執行狀態為正常執行（說明：Actuator監控獲取的所有資料都是JSON格式的。）

1 {"status":"UP"}

　　那麼如果希望訪問其他介面怎麼辦？，預設只開啟了info、health兩個端點，需要額外開啟端點，需要額外去配置的！！！

 1 #配置訪問端點的根路徑
 2 management: 
 3   endpoints:
 4     web:
 5       # 配置訪問端點的根路徑,預設是/actuator
 6       #base-path: /actuator
 7       exposure:
 8         #配置開啟其他端點的URI,開啟所有的端點訪問: *,也可以指定開啟端點訪問:如: /beans, /env
 9         include: "*"
10         # - /beans
11         # - /env
12         #配置排除其他端點的URI（排除即不開啟）
13         #exclude:
14         # - /beans
15         # - /env

　　重啟SpringBoot服務，如下：

 　　具體訪問測試就不演示了，Actuator監控獲取的所有資料都是JSON格式的，可以自己訪問測試後通過網路工具格式化JSON。

二.視覺化UI介面實現監控應用

　　Actuator來監控Spring Boot應用，其提供了許多REST介面來檢視應用的資訊。但其返回的是大量的JSON格式資料，資訊看上去不直觀也不易於理解。Spring Boot Admin（SBA）是一款基於Actuator開發的開源軟體(是一個針對spring-boot的actuator介面進行UI美化封裝的監控工具)，可以實現圖形化介面的方式展示Spring Boot應用的配置資訊、Beans資訊、環境屬性、執行緒資訊、JVM狀況等。官方說明文件點這裡。選擇版本文件說明，內有詳情使用說明。

　　SpringBootAdmin的使用是需要建立服務端與客戶端的。Spring Boot Admin包含admin-server與admin-client兩個元件，admin-server通過採集actuator端點資料，顯示在spring-boot-admin-ui上。

　　服務端：獨立的專案，會將蒐集到的資料在自己的圖形介面中展示。依賴admin-server

　　客戶端：需要監控的專案。依賴Actuator，admin-client

　　對應關係：一個服務端可以監控多個客戶端。

 1.建立Spring Boot Admin Server服務端

　　溫馨提示：服務端屬於一個獨立SpringBoot的專案（新建專案）。

1. 新建SpringBoot專案（當前版本2.4.0）。
2. 修改pom引入SpringBootAdmin-Server依賴。
   既然是一個服務端，那肯定是需要啟動容器（Tomcat）的，所以具體的依賴，你看情況新增（可以選擇根據SpringBoot新建專案時勾選依賴，也可以從Maven中查詢）
   

   1 <!-- spring-boot-admin-服務端依賴 -->
   2 <dependency>
   3     <groupId>de.codecentric</groupId>
   4     <artifactId>spring-boot-admin-starter-server</artifactId>
   5     <version>2.3.1</version>
   6 </dependency>

3. 修改yml配置檔案
   畢竟服務端屬於一個獨立SpringBoot的專案，管理的客戶端也是一個獨立的專案，如果不更改埠，可能埠會出現佔用情況，所以更新配置檔案修改埠
   

   1 server:
   2   #servlet:
   3     # 配置訪問路徑（可選）
   4     #context-path: /admin-server
   5   # 配置埠
   6   port: 9090

4. 啟動類添加註解@EnableAdminServer
   開啟SpringBootAdmin-Server服務端
   

   1 @SpringBootApplication
   2 @EnableAdminServer
   3 public class SpringbootAdminServerApplication {

5. 啟動服務訪問
   http://localhost:9090/   效果圖如下
   

   因為還沒新增客戶端，所以監控列表裡是空的，接下來建立一個Spring Boot應用作為客戶端。

 1.建立Spring Boot Admin Client客戶端

 　　admin-server通過採集actuator端點資料，將資訊解析展示在UI介面的。那麼客戶端就需要依賴Actuator和admin-clietn。

1. 修改pom引入admin-client依賴
   本次案例演示，直接在前面的Actuator專案中更新
   

   1 <!-- spring-boot-admin-starter-client客戶端依賴：注意要與服務端版本一致 -->        
   2 <dependency>
   3     <groupId>de.codecentric</groupId>
   4     <artifactId>spring-boot-admin-starter-client</artifactId>
   5     <version>${spring-boot-admin.version}</version>
   6 </dependency>

   注意：1.版本要與服務端一致。2.客戶端專案依賴不能少了Actuator。

2. 修改yml檔案新增必須配置
   更多配置及應用參考：Spring-Boot-Admin官方文件
   

    1 #配置訪問端點的根路徑
    2 management: 
    3   endpoints:
    4     web:
    5       # 配置訪問端點的根路徑,預設是/actuator
    6       #base-path: /actuator
    7       exposure:
    8         #配置開啟其他端點的URI,開啟所有的端點訪問: *,也可以指定開啟端點訪問:如: /beans, /env
    9         include: "*"
   10         # - /beans
   11         # - /env
   12         #配置排除其他端點的URI（排除即不開啟）
   13         #exclude:
   14         # - /beans
   15         # - /env
   16         
   17 spring:
   18   boot:
   19     admin:
   20       client:
   21         # 配置客戶端，被監控的服務端地址（官方說明也很詳細的，這個是必須配置的）
   22         url:
   23         - http://localhost:9090

3. 啟動客戶端專案
   之前服務端啟動後，專案監控為0，當這個客戶端啟動後，需要稍等片刻，重新請求訪問服務端地址（http://localhost:9090），即可看到如下：
   

    點選左上“應用牆”進入SpringBootAdmin主頁，顯示執行時間，專案個數。點選進入詳情頁，即可已圖形報表UI介面方式顯示所有監控資訊：
    如上的操作更多的可能是涉及到了測試/運維的問題，所以這裡就不深究了，但某些時候需要我們開發人員配和實現更多操作，例如郵件方式傳送檢測日誌，資訊等。詳情參考SpringBootAdmin

二，SpringBoot中的非同步呼叫

　　實際開發中，有一些業務可能和實際業務無關，但又不能沒有，例如:註冊新使用者，立即送積分（沒有點選領取但積分已到賬），或下單成功，傳送push訊息等等。

　　通常我們開發的程式都是同步呼叫的，即程式按照程式碼的順序一行一行的逐步往下執行，每一行程式碼都必須等待上一行程式碼執行完畢才能開始執行。而非同步程式設計則沒有這個限制，程式碼的呼叫不再是阻塞的。所以在一些情景下，通過非同步程式設計可以提高效率，提升介面的吞吐量。

　　使用非同步的好處？就拿註冊使用者送積分來說：

1. 容錯性。（不能因為積分贈送失敗，導致使用者註冊不成功！）
   註冊使用者是主要業務，積分贈送失敗，可以在提供有針對性的異常補償！
2. 提升效能和介面吞吐量
   使用者註冊，需要20s，送積分需要10s，如果同步呼叫，則使用者需要等待30s，如果非同步呼叫，使用者只需要消耗20s即可註冊成功。

1.沒有非同步呼叫程式碼測試

　　不使用非同步呼叫，即同步呼叫測試。

1. 編寫Service提供兩個方法，一個實現註冊，一個實現送積分。
   為便於清晰測試，在積分方法中使用執行緒休眠。
   

    1 @Service
    2 public class AsynService {
    3     
    4     /**
    5      * 註冊方法
    6      */
    7     public void register() {
    8         System.out.println("註冊成功.......");
    9     }
   10     /**
   11      * 非同步方法送積分
   12      */
   13     public void asynIntegral() {
   14         try {
   15             Thread.sleep(3000);// 休息三秒
   16         } catch (InterruptedException e) {
   17             // TODO Auto-generated catch block
   18             e.printStackTrace();
   19         }
   20         System.out.println("送積分100分....執行者執行緒名為："+Thread.currentThread().getName());
   21     }
   22     
   23 }

2. 編寫Controoler註冊功能，在註冊後呼叫送積分方法。
   

    1 @RestController
    2 @Slf4j // 獲取log物件，Lombok外掛中的註解
    3 public class AsynController {
    4     
    5     @Autowired
    6     private AsynService asynService;
    7     
    8     @RequestMapping("/register")
    9     public String asynTest() {
   10         long startTmie = System.currentTimeMillis();
   11         // 註冊邏輯：呼叫註冊方法
   12         asynService.register();
   13         // 呼叫送積分方法
   14         asynService.asynIntegral();
   15         long endtTmie = System.currentTimeMillis();
   16         log.info("消耗時間："+(endTime-starttTmie));
   17         return "ok";
   18     }
   19     
   20 }

3. 頁面測試訪問，檢視控制檯執行總耗時.
   localhost:8080/register
   

   註冊成功.......
   送積分100分....執行者執行緒名稱為：http-nio-8080-exec-1
   2020-12-02 20:00:15.112  INFO 4604 --- [nio-8080-exec-1] c.xsge123.app.controller.AsynController  : 消耗時間：3002

   結束語：在同步呼叫時，頁面不會立刻重新整理註冊結果，只有註冊和送積分的功能全部執行完成後，頁面才會顯示註冊通知。客戶需等待較長的時間。程式總耗時較長。

2，非同步呼叫程式碼測試

　　在同步程式碼基礎上，新增配置類AsyncConfig，配置開啟非同步呼叫，同時在需要使用非同步呼叫的方法上使用註解@Async即可。

1. 新增配置類AsyncConifg，使用註解@EnableAsync開啟非同步呼叫 ，並將配置類加入到Spring容器中。
   　　準確的說註解@EnableAsync直接在SpringBoot啟動類上使用即可。那麼這個新增配置類的意義何在呢？SpringBoot非同步呼叫的實質是，為非同步呼叫方法開啟了新的執行緒（提供這個配置類，是為了便於後面自定義執行緒池的）當然如果不考慮自定義執行緒池，則可以直接選擇在SpringBoot啟動類上使用註解，這樣就可以省略配置類了。但程式....你細品。
   

   1 @Configuration // 將類注入到Spring容器中
   2 @EnableAsync //開啟SpringBoot非同步呼叫（針對非同步呼叫的方法，開啟新執行緒），在啟動類上使用也可以 
   3 public class AsyncConfig {
   4 
   5 }

2. 在需要非同步呼叫的業務方法上使用註解@Aynsc，表示當前方法為非同步方法
   

    1 /**
    2  * 非同步方法送積分
    3  */
    4 @Async // 標註當前方法為非同步方法
    5 public void asynIntegral() {
    6     try {
    7         Thread.sleep(3000);// 休息3秒
    8     } catch (InterruptedException e) {
    9         // TODO Auto-generated catch block
   10         e.printStackTrace();
   11     }
   12     System.out.println("送積分100分...."+Thread.currentThread().getName());
   13 }

3. 啟動服務測試，檢視控制檯耗時。
   localhost:8080/register
   

   註冊成功.......
   2020-12-02 20:18:11.764  INFO 4604 --- [nio-8080-exec-2] c.xsge123.app.controller.AsynController  : 消耗時間：6
   送積分100分....task-1
   送積分100分....score-2
   送積分100分....score-3

   結束語：在非同步呼叫的情況下，頁面即刻響應註冊結果，無需等待，後臺等待3秒後，送積分程式顯示執行結果。

3，自定義非同步呼叫執行緒池

　　@Async註解，在預設情況下，用的是SimpleAsyncTaskExecutor執行緒池，該執行緒池不是真正意義上的執行緒池，因為執行緒不可重用，每次呼叫都會新建一條執行緒。可以通過控制檯日誌輸出檢視，每次列印的執行緒名都是[task -1]、[task -2]、[task-3]、[task-4].....遞增的。

　　@Async註解非同步框架提供有多種執行緒池支援：
　　SimpLeAsyncTaskExecutor：不是真的執行緒池，這個類不可重用執行緒，每次呼叫都會建立一個新的執行緒 。
　　SyncTaskExecutor：這個類沒有實現非同步呼叫，只是一個同步操作。只適用於不需要多執行緒的地方
　　ConcurrentTaskExecutor：Executor的適配類，不推薦使用。如果ThreadPoolTaskExecutor不滿足要求時，才用考慮使用這個類
　　ThreadPoolTaskScheduler：可以使用cron表示式。
　　ThreadPoolTaskExecutor ：最常使用，推薦。 其實質是對java.util.concurrent .ThreadPoolExecutor的包裝類。

1.  修改AsyncConfig配置類，新增自定義執行緒池方法，注入bean
   

    1 @Configuration // 將類注入到Spring容器中
    2 @EnableAsync //開啟SpringBoot非同步呼叫（針對非同步呼叫的方法，開啟新執行緒） 
    3 public class AsyncConfig {
    4     
    5     @Bean(name = "scorePoolTaskExecutor")
    6     public ThreadPoolTaskExecutor getScorePoolTaskExecutor() {
    7         // 建立執行緒池物件
    8         ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    9         //核心執行緒數
   10         taskExecutor.setCorePoolSize(10);
   11         //執行緒池維護執行緒的最大數量,只有在緩衝佇列滿了之後才會申請超過核心執行緒數的執行緒
   12         taskExecutor.setMaxPoolSize(100);
   13         //快取佇列
   14         taskExecutor.setQueueCapacity(50) ;
   15         //許的空閒時間,當超過了核心執行緒出之外的執行緒在空閒時間到達之後會被銷燬
   16         taskExecutor.setKeepAliveSeconds (200) ;
   17         //.非同步方法內部執行緒名稱
   18         taskExecutor.setThreadNamePrefix("score-");
   19         /** 
   20         * 當執行緒池的任務快取佇列已滿，並且執行緒池中的執行緒數目達到maximumPoolSize,如果還有任務到來就會採取任務拒絕策略
   21         * 通常有以下四種策略:
   22         * ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丟棄任務並丟擲RejectedExecuti onException異常。
   23         * ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy: 也是丟棄任務，但是不丟擲異常。
   24         * ThreadPoolExecutor. DiscardOldestPolicy: 丟棄佇列最前面的任務，然後重新嘗試執行任務(重複此過程)
   25         * ThreadPoolExecutor . CallerRunsPolicy:重試添加當前的任務，自動重複呼叫execute()方法，直到成功
   26         */
   27         taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
   28         taskExecutor.initialize() ;
   29         return taskExecutor;
   30     }
   31 
   32 }

2. 修改註解@Async的使用，在使用註解時，指定使用的自定義執行緒
   

    1 /**
    2  * 非同步方法送積分
    3  */
    4 @Async("scorePoolTaskExecutor") // 標註當前方法為非同步方法
    5 public void asynIntegral() {
    6     try {
    7         Thread.sleep(3000);
    8     } catch (InterruptedException e) {
    9         // TODO Auto-generated catch block
   10         e.printStackTrace();
   11     }
   12     System.out.println("送積分100分...."+Thread.currentThread().getName());
   13 }

3. 啟動服務，測試自定義執行緒池實現非同步呼叫，檢視控制檯結果
   

   註冊成功.......
   2020-12-02 20:45:57.898  INFO 4604 --- [nio-8080-exec-3] c.xsge123.app.controller.AsynController  : 消耗時間：2
   送積分100分....score-1
   送積分100分....score-2
   送積分100分....score-3

   結束語：執行緒實現自定義 

&n