【springboot知识】如何提升系统并发-异步响应

文章目录

- 概述
- - 异步响应原理：
  - 执行流程
  - 实现异步响应的步骤：
- 异步响应存在的问题

概述

Spring Boot中的异步响应是通过@Async注解实现的，它允许你以非阻塞方式执行任务，从而提高应用程序的响应性和吞吐量。以下是Spring Boot中异步响应的原理和实现步骤：

异步响应原理：

@EnableAsync注解：首先，需要在配置类上添加@EnableAsync注解来启用Spring的异步方法执行能力。
@Async注解：然后，你可以在任何一个Spring管理的Bean的方法上添加@Async注解，以指示该方法应该异步执行。
线程池：Spring Boot默认使用SimpleAsyncTaskExecutor作为线程池来执行异步任务。这是一个简单的线程池，它会为每个任务创建一个新的线程。在实际生产环境中，你可能需要自定义线程池以提高性能和资源利用率。
异常处理：异步方法的异常不会直接抛出到调用者，而是需要通过返回的Future对象来处理。
返回值：异步方法可以返回Future或CompletableFuture，这样调用者可以在未来某个时间点获取异步执行的结果。

执行流程

代理创建：Spring为被@Async注解的方法创建一个代理对象。如果Bean实现了接口，Spring会使用JDK动态代理；如果没有实现接口，Spring会使用CGLIB来创建代理。
方法拦截：当调用被@Async注解的方法时，实际上是通过代理对象进行的。Spring的AsyncExecutionInterceptor会拦截这些调用。
任务提交：AsyncExecutionInterceptor会将方法调用封装成一个Runnable任务，并将其提交给配置的TaskExecutor（默认是SimpleAsyncTaskExecutor）。
异步执行：TaskExecutor负责执行这个Runnable任务，通常在一个单独的线程中。

实现异步响应的步骤：

启用异步支持：在Spring Boot应用的主类或配置类上添加@EnableAsync注解。
```
@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
}
```

定义异步方法：在服务类中定义需要异步执行的方法，并添加@Async注解。

@Service
public class AsyncService {@Asyncpublic CompletableFuture<String> asyncMethod() {// 异步执行的逻辑return CompletableFuture.completedFuture("Async result");}
}

自定义线程池（可选）：如果需要，可以自定义线程池来执行异步任务。

@Configuration
public class AsyncThreadPoolConfig {@Bean(name = "asyncTaskExecutor")public Executor asyncTaskExecutor() {ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();executor.setCorePoolSize(10);executor.setMaxPoolSize(20);executor.setQueueCapacity(100);executor.setThreadNamePrefix("Async-Thread-");executor.initialize();return executor;}
}

使用异步方法：在控制器或其他Bean中调用异步方法，并处理返回的Future或CompletableFuture。

@RestController
public class MyController {@Autowiredprivate AsyncService asyncService;@GetMapping("/async")public String handleRequest() {asyncService.asyncMethod().thenAccept(result -> {// 处理异步方法的结果});return "Request processed";}
}

异常处理：如果异步方法中发生异常，可以通过Future的get方法来捕获和处理。

通过这种方式，Spring Boot应用可以以非阻塞的方式执行耗时的任务，从而提高应用的响应性和并发处理能力。

异步响应存在的问题

Spring Boot中的异步响应（使用@Async注解）可以提高应用程序的响应性和吞吐量，但也可能带来一些问题。以下是一些常见的问题和解决方案：

忘记启用异步支持：
- 必须在Spring Boot应用程序的主配置类上添加@EnableAsync注解，以启用异步方法的支持。如果忽略了这一步，@Async注解将不会生效。
异步方法需独立：
- 被@Async注解修饰的方法不能直接被同一个类中的其他方法调用。这是因为Spring会在运行时生成一个代理类，调用异步方法时实际上是调用这个代理类的方法。因此，如果在同一个类中直接调用异步方法，@Async注解将不会生效。解决方案是通过注入YourService的代理对象来调用异步方法。
不同的异步方法间无法相互调用：
- 在同一个类中，一个异步方法调用另一个异步方法，也会出现不会异步执行的问题。这是由于Spring默认使用基于代理的AOP来实现异步方法，代理对象内部的方法调用不会触发AOP拦截。解决方案是通过AopContext.currentProxy()获取当前代理对象，再调用异步方法。
线程池未正确配置：
- 如果没有正确配置线程池，可能会遇到异步任务没有按预期执行的情况。例如，线程池被配置为只有一个线程，且该线程一直被占用，那么新的异步任务就无法执行。解决方案是正确配置线程池：确保线程池配置合理，能够处理预期的并发任务量。
异常处理不当：
- 如果在异步方法中抛出了异常，并且没有妥善处理，那么这个异常可能会导致任务失败，而调用者可能无法感知到异常的发生。解决方案是合理处理异常：在异步方法中妥善处理异常，可以通过Future对象来捕获异步任务执行过程中抛出的异常。
Spring代理未生效：
- 如果通过new关键字直接创建了服务类的实例，而不是通过Spring容器来获取，那么Spring的AOP代理将不会生效，导致@Async注解无效。解决方案是合理利用依赖注入：始终通过Spring容器来获取服务类的实例，而不是直接通过new关键字创建。
使用@Transactional与@Async同时注解方法，导致事务失效：
- 在同一个方法上同时使用@Transactional和@Async注解可能会导致问题。由于@Async会导致方法在一个新的线程中执行，而@Transactional通常需要在一个由Spring管理的事务代理中执行，这两个注解的结合使用可能会导致事务管理失效或行为不可预测。解决方案是正确配置事务，比如单独提取事务执行的逻辑到一个新的Service里，事务执行方法单独使用@Transactional标识。
异步方法不适用于private方法：
- @Async注解只对公有方法有效，因此private方法无法异步执行。如果尝试给一个private方法添加@Async注解，将不会产生任何效果。解决方案是将要异步执行的逻辑抽取到一个公有方法中，并在私有方法中调用这个公有方法。
外部无法直接调用带有@Async注解的方法：
- 如果在同一个类中直接调用带有@Async注解的方法，是无法异步执行的。因为Spring会在运行时生成一个代理类，外部直接调用实际上是调用的原始类的方法，而不是代理类的方法。解决方案是通过注入YourService的代理对象来调用异步方法。
@Async方法返回CompletableFuture：
- 异步方法通常会返回CompletableFuture，以便调用方能够监控异步任务的完成状态或获取其执行结果。