簡介

應(yīng)用場景

同步： 同步就是整個(gè)處理過程順序執(zhí)行，當(dāng)各個(gè)過程都執(zhí)行完畢，并返回結(jié)果。

異步： 異步調(diào)用則是只是發(fā)送了調(diào)用的指令，調(diào)用者無需等待被調(diào)用的方法完全執(zhí)行完畢；而是繼續(xù)執(zhí)行下面的流程。

例如， 在某個(gè)調(diào)用中，需要順序調(diào)用 A, B, C三個(gè)過程方法；如他們都是同步調(diào)用，則需要將他們都順序執(zhí)行完畢之后，方算作過程執(zhí)行完畢；如B為一個(gè)異步的調(diào)用方法，則在執(zhí)行完A之后，調(diào)用B，并不等待B完成，而是執(zhí)行開始調(diào)用C，待C執(zhí)行完畢之后，就意味著這個(gè)過程執(zhí)行完畢了。

在Java中，一般在處理類似的場景之時(shí)，都是基于創(chuàng)建獨(dú)立的線程去完成相應(yīng)的異步調(diào)用邏輯，通過主線程和不同的業(yè)務(wù)子線程之間的執(zhí)行流程，從而在啟動(dòng)獨(dú)立的線程之后，主線程繼續(xù)執(zhí)行而不會(huì)產(chǎn)生停滯等待的情況。

Spring 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的線程池

•  SimpleAsyncTaskExecutor：不是真的線程池，這個(gè)類不重用線程，默認(rèn)每次調(diào)用都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的線程。
•  SyncTaskExecutor：這個(gè)類沒有實(shí)現(xiàn)異步調(diào)用，只是一個(gè)同步操作。只適用于不需要多線程的地方。
•  ConcurrentTaskExecutor：Executor的適配類，不推薦使用。如果ThreadPoolTaskExecutor不滿足要求時(shí)，才用考慮使用這個(gè)類。
•  SimpleThreadPoolTaskExecutor：是Quartz的SimpleThreadPool的類。線程池同時(shí)被quartz和非quartz使用，才需要使用此類。
•  ThreadPoolTaskExecutor ：最常使用，推薦。其實(shí)質(zhì)是對(duì)java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor的包裝。

異步的方法有：

1.  最簡單的異步調(diào)用，返回值為void
2.  帶參數(shù)的異步調(diào)用，異步方法可以傳入?yún)?shù)
3.  存在返回值，常調(diào)用返回Future

Spring中啟用@Async 

// 基于Java配置的啟用方式：  
@Configuration  
@EnableAsync  
public class SpringAsyncConfig { ... }  
// Spring boot啟用：  
@EnableAsync  
@EnableTransactionManagement  
public class SettlementApplication {  
    public static void main(String[] args) {  
        SpringApplication.run(SettlementApplication.class, args);  
    }  
} 

@Async應(yīng)用默認(rèn)線程池

Spring應(yīng)用默認(rèn)的線程池，指在@Async注解在使用時(shí)，不指定線程池的名稱。查看源碼，@Async的默認(rèn)線程池為SimpleAsyncTaskExecutor。

無返回值調(diào)用

基于@Async無返回值調(diào)用，直接在使用類，使用方法（建議在使用方法）上，加上注解。若需要拋出異常，需手動(dòng)new一個(gè)異常拋出。 

/**  
     * 帶參數(shù)的異步調(diào)用 異步方法可以傳入?yún)?shù)  
     *  對(duì)于返回值是void，異常會(huì)被AsyncUncaughtExceptionHandler處理掉  
     * @param s  
     */  
    @Async  
    public void asyncInvokeWithException(String s) {  
        log.info("asyncInvokeWithParameter, parementer={}", s);  
        throw new IllegalArgumentException(s);  
    } 

有返回值Future調(diào)用 

/**  
     * 異常調(diào)用返回Future  
     *  對(duì)于返回值是Future，不會(huì)被AsyncUncaughtExceptionHandler處理，需要我們在方法中捕獲異常并處理  
     *  或者在調(diào)用方在調(diào)用Futrue.get時(shí)捕獲異常進(jìn)行處理  
     *  
     * @param i  
     * @return  
     */  
    @Async  
    public Future<String> asyncInvokeReturnFuture(int i) {  
        log.info("asyncInvokeReturnFuture, parementer={}", i);  
        Future<String> future;  
        try {  
            Thread.sleep(1000 * 1);  
            future = new AsyncResult<String>("success:" + i);  
            throw new IllegalArgumentException("a");  
        } catch (InterruptedException e) {  
            future = new AsyncResult<String>("error");  
        } catch(IllegalArgumentException e){  
            future = new AsyncResult<String>("error-IllegalArgumentException");  
        }  
        return future;  
    } 

有返回值CompletableFuture調(diào)用

CompletableFuture 并不使用@Async注解，可達(dá)到調(diào)用系統(tǒng)線程池處理業(yè)務(wù)的功能。

JDK5新增了Future接口，用于描述一個(gè)異步計(jì)算的結(jié)果。雖然 Future 以及相關(guān)使用方法提供了異步執(zhí)行任務(wù)的能力，但是對(duì)于結(jié)果的獲取卻是很不方便，只能通過阻塞或者輪詢的方式得到任務(wù)的結(jié)果。阻塞的方式顯然和我們的異步編程的初衷相違背，輪詢的方式又會(huì)耗費(fèi)無謂的 CPU 資源，而且也不能及時(shí)地得到計(jì)算結(jié)果。

•  CompletionStage代表異步計(jì)算過程中的某一個(gè)階段，一個(gè)階段完成以后可能會(huì)觸發(fā)另外一個(gè)階段
•  一個(gè)階段的計(jì)算執(zhí)行可以是一個(gè)Function，Consumer或者Runnable。比如：stage.thenApply(x -> square(x)).thenAccept(x -> System.out.print(x)).thenRun(() -> System.out.println())
•  一個(gè)階段的執(zhí)行可能是被單個(gè)階段的完成觸發(fā)，也可能是由多個(gè)階段一起觸發(fā)

在Java8中，CompletableFuture提供了非常強(qiáng)大的Future的擴(kuò)展功能，可以幫助我們簡化異步編程的復(fù)雜性，并且提供了函數(shù)式編程的能力，可以通過回調(diào)的方式處理計(jì)算結(jié)果，也提供了轉(zhuǎn)換和組合 CompletableFuture 的方法。

•  它可能代表一個(gè)明確完成的Future，也有可能代表一個(gè)完成階段（ CompletionStage ），它支持在計(jì)算完成以后觸發(fā)一些函數(shù)或執(zhí)行某些動(dòng)作。
•  它實(shí)現(xiàn)了Future和CompletionStage接口 

/**  
     * 數(shù)據(jù)查詢線程池  
     */  
    private static final ThreadPoolExecutor SELECT_POOL_EXECUTOR = new ThreadPoolExecutor(10, 20, 5000,  
            TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(1024), new ThreadFactoryBuilder().setNameFormat("selectThreadPoolExecutor-%d").build());  
// tradeMapper.countTradeLog(tradeSearchBean)方法表示，獲取數(shù)量，返回值為int  
 // 獲取總條數(shù) 
         CompletableFuture<Integer> countFuture = CompletableFuture  
                .supplyAsync(() -> tradeMapper.countTradeLog(tradeSearchBean), SELECT_POOL_EXECUTOR);  
// 同步阻塞  
    CompletableFuture.allOf(countFuture).join();  
// 獲取結(jié)果  
 int count = countFuture.get(); 

默認(rèn)線程池的弊端

在線程池應(yīng)用中，參考阿里巴巴java開發(fā)規(guī)范：線程池不允許使用Executors去創(chuàng)建，不允許使用系統(tǒng)默認(rèn)的線程池，推薦通過ThreadPoolExecutor的方式，這樣的處理方式讓開發(fā)的工程師更加明確線程池的運(yùn)行規(guī)則，規(guī)避資源耗盡的風(fēng)險(xiǎn)。Executors各個(gè)方法的弊端：

•  newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor：主要問題是堆積的請求處理隊(duì)列可能會(huì)耗費(fèi)非常大的內(nèi)存，甚至OOM。
•  newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool：要問題是線程數(shù)最大數(shù)是Integer.MAX_VALUE，可能會(huì)創(chuàng)建數(shù)量非常多的線程，甚至OOM。

@Async默認(rèn)異步配置使用的是SimpleAsyncTaskExecutor，該線程池默認(rèn)來一個(gè)任務(wù)創(chuàng)建一個(gè)線程，若系統(tǒng)中不斷的創(chuàng)建線程，最終會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)占用內(nèi)存過高，引發(fā)OutOfMemoryError錯(cuò)誤。

針對(duì)線程創(chuàng)建問題，SimpleAsyncTaskExecutor提供了限流機(jī)制，通過concurrencyLimit屬性來控制開關(guān)，當(dāng)concurrencyLimit>=0時(shí)開啟限流機(jī)制，默認(rèn)關(guān)閉限流機(jī)制即concurrencyLimit=-1，當(dāng)關(guān)閉情況下，會(huì)不斷創(chuàng)建新的線程來處理任務(wù)?；谀J(rèn)配置，SimpleAsyncTaskExecutor并不是嚴(yán)格意義的線程池，達(dá)不到線程復(fù)用的功能。

@Async應(yīng)用自定義線程池

自定義線程池，可對(duì)系統(tǒng)中線程池更加細(xì)粒度的控制，方便調(diào)整線程池大小配置，線程執(zhí)行異?？刂坪吞幚?。在設(shè)置系統(tǒng)自定義線程池代替默認(rèn)線程池時(shí)，雖可通過多種模式設(shè)置，但替換默認(rèn)線程池最終產(chǎn)生的線程池有且只能設(shè)置一個(gè)（不能設(shè)置多個(gè)類繼承AsyncConfigurer）。自定義線程池有如下模式：

•  重新實(shí)現(xiàn)接口AsyncConfigurer
•  繼承AsyncConfigurerSupport
•  配置由自定義的TaskExecutor替代內(nèi)置的任務(wù)執(zhí)行器

通過查看Spring源碼關(guān)于@Async的默認(rèn)調(diào)用規(guī)則，會(huì)優(yōu)先查詢源碼中實(shí)現(xiàn)AsyncConfigurer這個(gè)接口的類，實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口的類為AsyncConfigurerSupport。但默認(rèn)配置的線程池和異步處理方法均為空，所以，無論是繼承或者重新實(shí)現(xiàn)接口，都需指定一個(gè)線程池。且重新實(shí)現(xiàn) public Executor getAsyncExecutor()方法。

實(shí)現(xiàn)接口AsyncConfigurer 

@Configuration  
 public class AsyncConfiguration implements AsyncConfigurer {  
     @Bean("kingAsyncExecutor")  
     public ThreadPoolTaskExecutor executor() {  
         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();  
         int corePoolSize = 10;  
         executor.setCorePoolSize(corePoolSize);  
         int maxPoolSize = 50;  
         executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);  
         int queueCapacity = 10;  
         executor.setQueueCapacity(queueCapacity);  
         executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());  
         String threadNamePrefix = "kingDeeAsyncExecutor-";  
         executor.setThreadNamePrefix(threadNamePrefix);  
         executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);  
         // 使用自定義的跨線程的請求級(jí)別線程工廠類19         int awaitTerminationSeconds = 5;  
         executor.setAwaitTerminationSeconds(awaitTerminationSeconds);  
         executor.initialize();  
         return executor;  
     }  
     @Override  
     public Executor getAsyncExecutor() {  
         return executor();  
     }  
     @Override  
     public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {  
         return (ex, method, params) -> ErrorLogger.getInstance().log(String.format("執(zhí)行異步任務(wù)'%s'", method), ex);  
     }  
 } 

繼承AsyncConfigurerSupport 

@Configuration    
@EnableAsync    
class SpringAsyncConfigurer extends AsyncConfigurerSupport {    
    @Bean    
    public ThreadPoolTaskExecutor asyncExecutor() {   
        ThreadPoolTaskExecutor threadPool = new ThreadPoolTaskExecutor();   
        threadPool.setCorePoolSize(3);    
        threadPool.setMaxPoolSize(3);    
        threadPool.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true);   
        threadPool.setAwaitTerminationSeconds(60 * 15);    
        return threadPool;    
    }    
    @Override    
    public Executor getAsyncExecutor() {    
        return asyncExecutor;   
}    
  @Override    
    public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {  
    return (ex, method, params) -> ErrorLogger.getInstance().log(String.format("執(zhí)行異步任務(wù)'%s'", method), ex);  
}  
} 

配置自定義的TaskExecutor

由于AsyncConfigurer的默認(rèn)線程池在源碼中為空，Spring通過beanFactory.getBean(TaskExecutor.class)先查看是否有線程池，未配置時(shí)，通過beanFactory.getBean(DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME, Executor.class)，又查詢是否存在默認(rèn)名稱為TaskExecutor的線程池。

所以可以在項(xiàng)目中，定義名稱為TaskExecutor的bean生成一個(gè)默認(rèn)線程池。也可不指定線程池的名稱，申明一個(gè)線程池，本身底層是基于TaskExecutor.class便可。

比如：

Executor.class:ThreadPoolExecutorAdapter->ThreadPoolExecutor->AbstractExecutorService->ExecutorService->Executor

這樣的模式，最終底層為Executor.class，在替換默認(rèn)的線程池時(shí)，需設(shè)置默認(rèn)的線程池名稱為TaskExecutor

TaskExecutor.class:ThreadPoolTaskExecutor->SchedulingTaskExecutor->AsyncTaskExecutor->TaskExecutor

這樣的模式，最終底層為TaskExecutor.class，在替換默認(rèn)的線程池時(shí)，可不指定線程池名稱。 

@EnableAsync  
 @Configuration  
 public class TaskPoolConfig {  
     @Bean(name = AsyncExecutionAspectSupport.DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME)  
     public Executor taskExecutor() {  
         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();  
          //核心線程池大小  
         executor.setCorePoolSize(10);  
         //最大線程數(shù)  
         executor.setMaxPoolSize(20);  
         //隊(duì)列容量  
         executor.setQueueCapacity(200);  
         //活躍時(shí)間 
         executor.setKeepAliveSeconds(60);  
         //線程名字前綴  
         executor.setThreadNamePrefix("taskExecutor-");  
         executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); 
          return executor;  
     }  
    @Bean(name = "new_task")  
     public Executor taskExecutor() {  
         ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();  
          //核心線程池大小  
         executor.setCorePoolSize(10);  
         //最大線程數(shù)  
         executor.setMaxPoolSize(20);  
         //隊(duì)列容量  
         executor.setQueueCapacity(200);  
         //活躍時(shí)間  
         executor.setKeepAliveSeconds(60);  
         //線程名字前綴  
         executor.setThreadNamePrefix("taskExecutor-");  
         executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());  
         return executor;  
     }  
 } 

多個(gè)線程池

@Async注解，使用系統(tǒng)默認(rèn)或者自定義的線程池（代替默認(rèn)線程池）?？稍陧?xiàng)目中設(shè)置多個(gè)線程池，在異步調(diào)用時(shí)，指明需要調(diào)用的線程池名稱，如@Async("new_task")。

@Async部分重要源碼解析

源碼-獲取線程池方法

源碼-設(shè)置默認(rèn)線程池defaultExecutor，默認(rèn)是空的，當(dāng)重新實(shí)現(xiàn)接口AsyncConfigurer的getAsyncExecutor()時(shí)，可以設(shè)置默認(rèn)的線程池。

源碼-都沒有找到項(xiàng)目中設(shè)置的默認(rèn)線程池時(shí)，采用spring 默認(rèn)的線程池。