深入理解Spring注解@Async解决异步调用问题

序言：Spring中@Async

根据Spring的文档说明，默认采用的是单线程的模式的。所以在Java应用中，绝大多数情况下都是通过同步的方式来实现交互处理的。

那么当多个任务的执行势必会相互影响。例如，如果A任务执行时间比较长，那么B任务必须等到A任务执行完毕后才会启动执行。又如在处理与第三方系统交互的时候，容易造成响应迟缓的情况，之前大部分都是使用多线程来完成此类任务，其实，在spring3.x之后，已经内置了@Async来完美解决这个问题。

1. 何为异步调用？

在解释之前，我们先来看二者的定义：

同步调用：顺序执行，需等待上一个任务执行完毕

就是整个处理过程顺序执行，当各个过程都执行完毕，并返回结果。

异步调用：接收到指令就执行，无需等待

则是只是发送了调用的指令，调用者无需等待被调用的方法完全执行完毕；而是继续执行下面的流程。

例如，在某个调用中，需要顺序调用A,B,C三个过程方法：
如他们都是同步调用，则需要将他们都顺序执行完毕之后，方算作过程执行完毕；如B为一个异步的调用方法，则在执行完A之后，调用B，并不等待B完成，而是执行开始调用C，待C执行完毕之后，就意味着这个过程执行完毕了。

如图所示：

2. 常规的异步调用处理方式

在Java中，一般在处理类似的场景之时，都是基于创建独立的线程去完成相应的异步调用逻辑，通过主线程和不同的线程之间的执行流程，从而在启动独立的线程之后，主线程继续执行而不会产生停滞等待的情况。或是使用TaskExecutor执行异步线程，参看https://www.jb51.net/article/191512.htm

3. 如何在Spring中启用@Async？

3.0、@Async介绍

在Spring中，基于@Async标注的方法，称之为异步方法；这些方法在执行的时候，将会在独立的线程中被执行，调用者无需等待它的完成，即可继续其他的操作。

3.1、启用@Async注解

3.1.1、基于Java配置的启用方式

@Configuration 
@EnableAsync 
public class SpringAsyncConfig { ... }

3.1.2、基于SpringBoot配置的启用方式

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

3.2、使用@Async注解，声明方法为异步调用

3.2.0、在无返回值方法上使用：

在方法上申明为异步调用方法即可

 @Async //标注使用
 public void downloadFile() throws Exception { ... }

3.2.1、在有返回值方法上使用

@Async 
public Future<String> asyncMethodWithReturnType() { 
 System.out.println("Execute method asynchronously - " + Thread.currentThread().getName()); 
 try { 
 Thread.sleep(5000); 
 return new AsyncResult<String>("hello world !!!!"); 
 } catch (InterruptedException e) { 
 // 
 } 
 
 return null; 
}

以上示例可以发现，返回的数据类型为Future类型，其为一个接口。具体的结果类型为AsyncResult,这个是需要注意的地方。

调用返回结果的异步方法示例:

public void testAsyncAnnotationForMethodsWithReturnType() 
 throws InterruptedException, ExecutionException { 
 System.out.println("Invoking an asynchronous method. " + Thread.currentThread().getName()); 
 Future<String> future = asyncAnnotationExample.asyncMethodWithReturnType(); 
 
 while (true) { ///这里使用了循环判断，等待获取结果信息 
 if (future.isDone()) { //判断是否执行完毕 
 System.out.println("Result from asynchronous process - " + future.get()); 
 break; 
 } 
 System.out.println("Continue doing something else. "); 
 Thread.sleep(1000); 
 } 
}

这些获取异步方法的结果信息，是通过不停的检查Future的状态来获取当前的异步方法是否执行完毕来实现的。

4. 基于@Async调用中的异常处理机制

在异步方法中，如果出现异常，对于调用者caller而言，是无法感知的。如果确实需要进行异常处理，则按照如下方法来进行处理：

自定义实现AsyncTaskExecutor的任务执行器
在这里定义处理具体异常的逻辑和方式。

配置由自定义的TaskExecutor替代内置的任务执行器

示例步骤1，自定义的TaskExecutor

public class ExceptionHandlingAsyncTaskExecutor implements AsyncTaskExecutor { 
 private AsyncTaskExecutor executor; 
 public ExceptionHandlingAsyncTaskExecutor(AsyncTaskExecutor executor) { 
 this.executor = executor; 
 } 
 ////用独立的线程来包装，@Async其本质就是如此 
 public void execute(Runnable task) { 
 executor.execute(createWrappedRunnable(task)); 
 } 
 public void execute(Runnable task, long startTimeout) { 
 /用独立的线程来包装，@Async其本质就是如此 
 executor.execute(createWrappedRunnable(task), startTimeout); 
 } 
 public Future submit(Runnable task) { return executor.submit(createWrappedRunnable(task)); 
 //用独立的线程来包装，@Async其本质就是如此。 
 } 
 public Future submit(final Callable task) { 
 //用独立的线程来包装，@Async其本质就是如此。 
 return executor.submit(createCallable(task)); 
 } 
 
 private Callable createCallable(final Callable task) { 
 return new Callable() { 
 public T call() throws Exception { 
  try { 
  return task.call(); 
  } catch (Exception ex) { 
  handle(ex); 
  throw ex; 
  } 
  } 
 }; 
 } 
 
 private Runnable createWrappedRunnable(final Runnable task) { 
 return new Runnable() { 
 public void run() { 
  try { 
  task.run(); 
  } catch (Exception ex) { 
  handle(ex); 
  } 
 } 
 }; 
 } 
 private void handle(Exception ex) { 
 //具体的异常逻辑处理的地方 
 System.err.println("Error during @Async execution: " + ex); 
 } 
}

分析：可以发现其是实现了AsyncTaskExecutor, 用独立的线程来执行具体的每个方法操作。在createCallable和createWrapperRunnable中，定义了异常的处理方式和机制。

handle()就是未来我们需要关注的异常处理的地方。
xml配置文件中的内容：

<task:annotation-driven executor="exceptionHandlingTaskExecutor" scheduler="defaultTaskScheduler" /> 
<bean id="exceptionHandlingTaskExecutor" class="nl.jborsje.blog.examples.ExceptionHandlingAsyncTaskExecutor"> 
 <constructor-arg ref="defaultTaskExecutor" /> 
</bean> 
<task:executor id="defaultTaskExecutor" pool-size="5" /> 
<task:scheduler id="defaultTaskScheduler" pool-size="1" />

也可以使用注解的形式将其配置注册到bean中。

5. @Async调用中的事务处理机制

在@Async标注的方法，同时也使用@Transactional进行标注；在其调用数据库操作之时，将无法产生事务管理的控制，原因就在于其是基于异步处理的操作。

那该如何给这些操作添加事务管理呢？

可以将需要事务管理操作的方法放置到异步方法内部，在内部被调用的方法上添加@Transactional

示例：

方法A，使用了@Async/@Transactional来标注，但是无法产生事务控制的目的。

方法B，使用了@Async来标注，B中调用了C、D，C/D分别使用@Transactional做了标注，则可实现事务控制的目的。

6. 参考文章：

[1]、https://www.jb51.net/article/109345.htm
[2]、https://www.jb51.net/article/191512.htm

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