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SpringBoot入门建站全系列（二十二）异步任务执行的几种方

SpringBoot入门建站全系列（二十二）异步任务执行的几种方

作者: 逍遥天扬 | 来源:发表于2019-08-15 09:40 被阅读6次

    SpringBoot入门建站全系列（二十二）异步任务执行的几种方式

    一、概述

    异步调用是相对于同步调用而言的，同步调用是指程序按预定顺序一步步执行，每一步必须等到上一步执行完后才能执行，异步调用则无需等待上一步程序执行完即可执行。

    实现异步任务的方式有很多，但是可以总结为多线程异步和多进程异步。

    多线程异步：

    • 多线程实现异步就是新建个线程，将任务交给新线程执行。

    • 不管是自己new Thread实现异步，还是使用ThreadPoolTaskExecutor线程池，还是使用Spring的@EnableAsync注解，这些都是多线程实现的异步。

    多进程异步：

    • 将任务交给另外一个进程处理，已经不在本应用中了。

    • 比如将任务交给MQ，这个就是异步操作了。因为交给MQ以后，你不必等待结果返回。

    • 当然，如果你调用另外一个应用/进程，另外的一个应用/进程将任务加入任务队列，然后立即返回你成功失败，那这个过程也属于异步任务。这个过程就是MQ做的事情了。。

    本篇重点讲述多线程异步任务的执行方式。多进程方式可以查看《SpringBoot入门建站全系列（十七）整合ActiveMq（JMS类消息队列）》和《SpringBoot入门建站全系列（十八）整合RabbitMQ（AMQP类消息队列）》中的消息发送方式。

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    二、前言

    多线程的异步任务执行有几种方式，还是前面所说的那样，方式虽然不同，但原理是一样的，就是在新线程中执行任务，但是还是要说一下这几种方式。

    • new Thread 普通线程方式执行；

    • ThreadPool线程池，线程使用频繁的时候，减少线程创建回收的开销。实现方式有多种，但是jdk1.5开始支持线程池，就在java.util.concurrent里。

    • Spring提供的@Async注解。其实也是基于线程池。

    • 注意Runnable和Callable在异步任务中的应用，一个不带返回值，一个带返回值而已。

    本文是在Springboot环境中测试的。引入spring-boot-starter-web即可。如果不会搭建，可以打开这篇文章看一看《SpringBoot入门建站全系列（一）项目建立》。

    在web项目中测试会比较方便，我们利用RequestContextHolder获取ThreadLocal的Request对象来判断线程是否改变了

    假设我们要执行的任务是这样的, 为了异步执行AsyncTaskService 中的asyncTask方法：

    package com.cff.springbootwork.async.service;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.web.context.request.RequestAttributes;
import org.springframework.web.context.request.RequestContextHolder;
import org.springframework.web.context.request.ServletRequestAttributes;

@Service
public class AsyncTaskService {
    private Logger log = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

    /**
     * 普通的一方法而已，供异步任务调用
     */
    public void asyncTask() {
        RequestAttributes requestAttributes = RequestContextHolder.getRequestAttributes();
        if (requestAttributes != null) {
            HttpServletRequest curRequest = ((ServletRequestAttributes) requestAttributes).getRequest();
            log.info("异步任务开始执行，当前请求属性test为：{}", curRequest.getAttribute("test"));
        } else {
            log.info("异步任务不是同一个线程了，别想拿ThreadLocal对象了");
        }

        try {
            Thread.sleep(5000);
            log.info("我是异步任务，我就是个打印！");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        log.info("5s后异步任务终于执行完成");
    }

}

    三、普通线程方式

    首先我们在Request中塞入一个值，后面用来获取判断是否是主线程。

    然后用new Thread新建线程执行异步任务。

    我们将逻辑写在AsyncService中，来调用AsyncTaskService的asyncTask方法。

    AsyncService:

    /**
     * 测试new Thread 异步任务
     */
    public void asyncThread() {
        log.info("开始执行任务");
        HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();

        log.info("请求属性test为：{}", request.getAttribute("test"));

        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                asyncTaskService.asyncTask();
            }
        });
        thread1.start();

        HttpServletRequest afterRequest = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();
        log.info("任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：{}", afterRequest.getAttribute("test"));
    }

    结果如下：

    2019-08-08 16:39:50,516 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 开始执行任务
2019-08-08 16:39:50,517 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:39:50,522 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:39:50,530 [Thread-4][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 异步任务不是同一个线程了，别想拿ThreadLocal对象了
2019-08-08 16:39:55,530 [Thread-4][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 我是异步任务，我就是个打印！
2019-08-08 16:39:55,530 [Thread-4][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 5s后异步任务终于执行完成

    • 首先获取下request的test属性，能获取到；

    • 执行异步任务，拿不到request对象了，因为不是同一个线程，ThreadLocal没有。

    • 程序直接返回了，异步任务5s以后才执行完。

    四、线程池方式

    首先我们在Request中塞入一个值，后面用来获取判断是否是主线程。

    然后将异步任务扔给线程池执行。

    这里我们分别使用Runnable和Callable来测试下。

    先建立一个线程池：

    package com.cff.springbootwork.async.service;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

import javax.annotation.PostConstruct;
import javax.annotation.PreDestroy;

import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class ThreadPoolService {
    private ExecutorService executor;

    @PostConstruct
    public void init() {
//      executor = new ThreadPoolExecutor(20, 30, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(),
//              new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        
        executor = Executors.newCachedThreadPool();
    }

    public void execute(Runnable task) {
        executor.execute(task);
    }

    public <T> Future<T> submit(Callable<T> task) {
        return executor.submit(task);
    }

    @PreDestroy
    public void shutdown() {
        executor.shutdown();
    }
}

    4.1 Runnable普通异步任务

    我们将逻辑写在AsyncService中，来调用AsyncTaskService的asyncTask方法。

    AsyncService:

    /**
     * 测试 线程池 异步任务
     */
    public void asyncThreadPool() {
        log.info("开始执行任务");
        HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();

        log.info("请求属性test为：{}", request.getAttribute("test"));

        threadPoolService.execute(new Runnable() {
            public void run() {
                asyncTaskService.asyncTask();
            }
        });

        HttpServletRequest afterRequest = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();
        log.info("任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：{}", afterRequest.getAttribute("test"));
    }

    结果如下：

    2019-08-08 16:44:19,136 [http-nio-8080-exec-4][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 开始执行任务
2019-08-08 16:44:19,136 [http-nio-8080-exec-4][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:44:19,137 [http-nio-8080-exec-4][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:44:19,138 [pool-1-thread-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 异步任务不是同一个线程了，别想拿ThreadLocal对象了
2019-08-08 16:44:24,140 [pool-1-thread-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 我是异步任务，我就是个打印！
2019-08-08 16:44:24,140 [pool-1-thread-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 5s后异步任务终于执行完成

    • 首先获取下request的test属性，能获取到；

    • 执行异步任务，拿不到request对象了，因为不是同一个线程，ThreadLocal没有。

    • 程序直接返回了，异步任务5s以后才执行完。

    和new Thread方式一样。唯一区别就是它是线程池，线程可以回收，线程使用频繁的时候，减少线程创建回收的开销。

    4.2 Callable异步任务返回结果

    我们将逻辑写在AsyncService中，来调用AsyncTaskService的asyncTask方法。

    AsyncService:

    /**
     * 测试 线程池 异步任务 Future回调
     */
    public void asyncFuturePool() {
        log.info("开始执行任务");
        HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();

        log.info("请求属性test为：{}", request.getAttribute("test"));

        Callable<String> callable = new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                asyncTaskService.asyncTask();
                return "1111";
            }
        };

        Future<String> future = threadPoolService.submit(callable);

        try {
            // future.get(); // 阻塞函数，如果直接用，它就一直阻塞，就不是异步了。
            if (future.isDone()) {
                log.info("这么快就完成了？不可能！");
                String result = future.get();
                log.info("任务结果为：{}", result);
            }
        } catch (InterruptedException e1) {
            e1.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e1) {
            e1.printStackTrace();
        }

        HttpServletRequest afterRequest = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();
        log.info("任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：{}", afterRequest.getAttribute("test"));
    }

    如果注掉future.get()，结果如下：

    2019-08-08 16:46:44,001 [http-nio-8080-exec-7][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 开始执行任务
2019-08-08 16:46:44,002 [http-nio-8080-exec-7][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:46:44,003 [http-nio-8080-exec-7][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:46:44,003 [pool-1-thread-2][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 异步任务不是同一个线程了，别想拿ThreadLocal对象了
2019-08-08 16:46:49,003 [pool-1-thread-2][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 我是异步任务，我就是个打印！
2019-08-08 16:46:49,003 [pool-1-thread-2][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 5s后异步任务终于执行完成

    这个过程和4.1完全一样了。

    如果不注掉future.get()，结果如下：

    2019-08-08 16:48:02,472 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 开始执行任务
2019-08-08 16:48:02,472 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:48:02,478 [pool-1-thread-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 异步任务不是同一个线程了，别想拿ThreadLocal对象了
2019-08-08 16:48:07,478 [pool-1-thread-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 我是异步任务，我就是个打印！
2019-08-08 16:48:07,478 [pool-1-thread-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 5s后异步任务终于执行完成
2019-08-08 16:48:07,478 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 这么快就完成了？不可能！
2019-08-08 16:48:07,478 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 任务结果为：1111
2019-08-08 16:48:07,478 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：asdasd

    虽然拿到了结果，也使用了多线程，但是这个过程变成同步了，因为主线程一直等待另外一个线程执行完才执行下一步。

    五、Spring的@Async注解方式

    @Async注解的方法，不能和调用方法在同一个类中，因为它是动态代理调用的。同一个类中动态代理个毛啊。。

    首先要使用注解@EnableAsync开启异步执行功能。

    package com.cff.springbootwork.async.config;

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
    
}

    5.1 同一个类中测试

    我们将逻辑写在AsyncService中，新建个方法asyncTaskAnnotation，加上@Async注解并调用AsyncTaskService的asyncTask方法，进行测试。

    AsyncService:

    /**
     * 测试 @Async 对异步任务的支持
     */
    @Async
    public void asyncTaskAnnotation() {
        asyncTaskService.asyncTask();
    }

    /**
     * 测试 Spring的@Async 对异步任务的支持， 同一个类内的方法不能实现异步
     */
    public void asyncSpringAnnotationOne() {
        log.info("开始执行任务");
        HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();

        log.info("请求属性test为：{}", request.getAttribute("test"));

        asyncTaskAnnotation();

        HttpServletRequest afterRequest = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();
        log.info("任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：{}", afterRequest.getAttribute("test"));
    }

    测试结果如下：

    2019-08-08 16:54:09,957 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 开始执行任务
2019-08-08 16:54:09,957 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:54:09,962 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 异步任务开始执行，当前请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:54:14,962 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 我是异步任务，我就是个打印！
2019-08-08 16:54:14,962 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 5s后异步任务终于执行完成
2019-08-08 16:54:14,962 [http-nio-8080-exec-1][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：asdasd

    可以看出，异步任务竟然可以拿到request的test属性了，表明这压根就是同一个线程，@Async无效。

    5.2 不同类中测试

    我们将逻辑写在AsyncService中，在AsyncTaskService新建个方法asyncTaskAnnotation，加上@Async注解并调用asyncTask方法，进行测试。

    AsyncService:

    /**
     * 测试 Spring的@Async 对异步任务的支持， 不同类的方法可以实现异步
     */
    public void asyncSpringAnnotationMuti() {
        log.info("开始执行任务");
        HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();

        log.info("请求属性test为：{}", request.getAttribute("test"));

        asyncTaskService.asyncTaskAnnotation();

        HttpServletRequest afterRequest = ((ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes())
                .getRequest();
        log.info("任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：{}", afterRequest.getAttribute("test"));
    }

    测试结果如下：

    2019-08-08 16:56:50,964 [http-nio-8080-exec-6][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 开始执行任务
2019-08-08 16:56:50,964 [http-nio-8080-exec-6][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:56:50,964 [http-nio-8080-exec-6][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService] 任务提前执行完成，开始返回,请求属性test为：asdasd
2019-08-08 16:56:50,965 [SimpleAsyncTaskExecutor-2][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 异步任务不是同一个线程了，别想拿ThreadLocal对象了
2019-08-08 16:56:55,965 [SimpleAsyncTaskExecutor-2][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 我是异步任务，我就是个打印！
2019-08-08 16:56:55,965 [SimpleAsyncTaskExecutor-2][IP:|USER:][INFO  com.cff.springbootwork.async.service.AsyncTaskService] 5s后异步任务终于执行完成

    可以看出，异步任务拿不到request对象了，@Async正常使用。

    六、 测试类及Service完整代码

    AsyncRest：

    package com.cff.springbootwork.async.web;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import com.cff.springbootwork.async.service.AsyncService;

/**
 * 测试乐异步任务
 * 
 * @author fufei
 *
 */
@RestController
@RequestMapping("/async")
public class AsyncRest {

    @Autowired
    AsyncService asyncService;

    @RequestMapping(value = "/thread", method = { RequestMethod.GET })
    public String thread(HttpServletRequest request) {
        request.setAttribute("test", "asdasd");
        asyncService.asyncThread();
        return "0000";
    }

    @RequestMapping(value = "/pool", method = { RequestMethod.GET })
    public String pool(HttpServletRequest request) {
        request.setAttribute("test", "asdasd");
        asyncService.asyncThreadPool();
        return "0000";
    }

    @RequestMapping(value = "/future", method = { RequestMethod.GET })
    public String future(HttpServletRequest request) {
        request.setAttribute("test", "asdasd");
        asyncService.asyncFuturePool();
        return "0000";
    }

    @RequestMapping(value = "/springOne", method = { RequestMethod.GET })
    public String springOne(HttpServletRequest request) {
        request.setAttribute("test", "asdasd");
        asyncService.asyncSpringAnnotationOne();
        return "0000";
    }

    @RequestMapping(value = "/springMuti", method = { RequestMethod.GET })
    public String springMuti(HttpServletRequest request) {
        request.setAttribute("test", "asdasd");
        asyncService.asyncSpringAnnotationMuti();
        return "0000";
    }
}

    AsyncService：

    AsyncTaskService:

    详细完整的代码，可以访问品茗IT-博客《SpringBoot入门建站全系列（二十二）异步任务执行的几种方式》进行查看

    品茗IT-博客专题:https://www.pomit.cn/lecture.html汇总了Spring专题、Springboot专题、SpringCloud专题、web基础配置专题。

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