一、前言

開發(fā)中我們經(jīng)常會用到異步方法調(diào)用，具體到代碼層面，異步方法調(diào)用的實(shí)現(xiàn)方式有很多種，比如最原始的通過實(shí)現(xiàn)Runnable接口或者繼承Thread類創(chuàng)建異步線程，然后啟動異步線程；再如，可以直接用java.util.concurrent包提供的線程池相關(guān)API實(shí)現(xiàn)異步方法調(diào)用。

如果說可以用一行代碼快速實(shí)現(xiàn)異步方法調(diào)用，那是不是比上面方法香很多。

Spring提供了Async注解，就可以幫助我們一行代碼搞定異步方法調(diào)用。Async注解用起來是很爽，但是如果不對其底層實(shí)現(xiàn)做深入研究，難免有時(shí)候也會心生疑慮，甚至?xí)蚴褂貌划?dāng)，遇見一些讓人摸不著頭腦的問題。

本文首先將對Async注解做簡單介紹，然后和大家分享一個(gè)我們項(xiàng)目中因Async注解使用不當(dāng)?shù)木€上問題，接著再深扒Spring源碼，對Async注解底層異步線程池的實(shí)現(xiàn)原理一探究竟。

二、Async注解簡介

Async注解定義源碼

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從源碼可以看出@Async注解定義很簡單，只需要關(guān)注兩點(diǎn)：

• Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})標(biāo)志Async注解可以作用在方法和類上，作用在類上時(shí)，類的所有方法可以實(shí)現(xiàn)異步調(diào)用。
• String value( ) default ""是唯一字段屬性，用來指定異步線程池，且該字段有缺省值。

Async注解異步調(diào)用實(shí)現(xiàn)原理概述

在Spring框架中，Async注解的實(shí)現(xiàn)是通過AOP來實(shí)現(xiàn)的。具體來說，Async注解是由AsyncAnnotationAdvisor這個(gè)切面類來實(shí)現(xiàn)的。

AsyncAnnotationAdvisor類是Spring框架中用于處理Async注解的切面，它會在被Async注解標(biāo)識的方法被調(diào)用時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)異步代理對象來執(zhí)行方法。這個(gè)異步代理對象會在一個(gè)新的線程中調(diào)用被@Async注解標(biāo)識的方法，從而實(shí)現(xiàn)方法的異步執(zhí)行。

在AsyncAnnotationAdvisor中，會使用AsyncExecutionInterceptor來處理Async注解。AsyncExecutionInterceptor是實(shí)現(xiàn)了MethodInterceptor接口的類，用于攔截被Async注解標(biāo)識的方法的調(diào)用，并在一個(gè)新的線程中執(zhí)行這個(gè)方法。

通過AOP的方式實(shí)現(xiàn)Async注解的異步執(zhí)行，Spring框架可以在方法調(diào)用時(shí)動態(tài)地創(chuàng)建代理對象來實(shí)現(xiàn)異步執(zhí)行，而不需要在業(yè)務(wù)代碼中顯式地創(chuàng)建新線程。

總的來說，Async注解的實(shí)現(xiàn)是通過AOP機(jī)制來實(shí)現(xiàn)的，具體的切面類是AsyncAnnotationAdvisor，它利用AsyncExecutionInterceptor來處理被Async注解標(biāo)識的方法的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)方法的異步執(zhí)行。

三、Async注解底層異步線程池原理探究

獲取Async注解線程池主流程解析

進(jìn)入到Spring源碼Async注解AOP切面實(shí)現(xiàn)部分，我們重點(diǎn)剖析異步調(diào)用實(shí)現(xiàn)中線程池是怎么處理的。下圖是org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionInterceptor#invoke方法的實(shí)現(xiàn)，可以看出是調(diào)用determineAsyncExecutor方法獲取異步線程池。

AsyncExecutionInterceptor#invoke

下圖是determineAsyncExecutor方法實(shí)現(xiàn)：

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左圖為AsyncExecutionInterceptor#determineAsyncExecutor，右圖為AsyncExecutionAspectSupport#getExecutorQualifier

從代碼實(shí)現(xiàn)中可以看到determineAsyncExecutor獲取線程池的大致流程：

determineAsyncExecutor獲取線程池流程

如果在使用Async注解時(shí)指定了自定義線程池比較好理解，如果使用Async注解時(shí)沒有指定自定義線程池，Spring是怎么處理默認(rèn)線程池呢？繼續(xù)深入源碼看看Spring提供的默認(rèn)線程池的實(shí)現(xiàn)。

Spring是怎么為Async注解提供默認(rèn)線程池的

Async注解默認(rèn)線程池有下面兩個(gè)方法實(shí)現(xiàn)：   

• org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionInterceptor#getDefaultExecutor
• org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionAspectSupport#getDefaultExecutor

AsyncExecutionInterceptor#getDefaultExecutor

可以看出AsyncExecutionInterceptor#getDefaultExecutor方法比較簡單：先嘗試調(diào)用父類AsyncExecutionAspectSupport#getDefaultExecutor方法獲取線程池，如果父類方法獲取不到線程池再用創(chuàng)建SimpleAsyncTaskExecutor對象作為Async的線程池返回。

AsyncExecutionAspectSupport#getDefaultExecutor

再來看父類AsyncExecutionAspectSupport#getDefaultExecutor方法的實(shí)現(xiàn)，可以看到Spring根據(jù)類型從Spring容器中獲取TaskExecutor類的實(shí)例，先記住這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

我們知道，Spring根據(jù)類型獲取實(shí)例時(shí)，如果spring容器中有且只有一個(gè)指定類型的實(shí)例對象，會直接返回，否則的話，會拋出NoUniqueBeanDefinitionException異?；蛘逳oSuchBeanDefinitionException異常。

但是，對于Executor類型，Spring容器卻“網(wǎng)開一面”，有一個(gè)特殊處理：當(dāng)從Spring容器中獲取Executor實(shí)例對象時(shí)，如果滿足@ConditionalOnMissingBean(Executor.class)條件，Spring容器會自動裝載一個(gè)ThreadPoolTaskExecutor實(shí)例對象，而ThreadPoolTaskExecutor是TaskExecutor的實(shí)現(xiàn)類。

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左圖為TaskExecutionAutoConfiguration，右圖為TaskExecutionProperties

從TaskExecutionProperties和TaskExecutionAutoConfiguration兩個(gè)配置類我們看到Spring自動裝載的ThreadPoolTaskExecutor線程池對象的參數(shù)：核心線程數(shù)=8；最大線程數(shù)=Integer.MAX_VALUE；隊(duì)列大小=Integer.MAX_VALUE。

四、總結(jié)

現(xiàn)在Async注解線程池源碼已經(jīng)看的差不多了，下面這張圖是Spring處理Async異步線程池的流程：

Async異步線程池獲取流程

歸納一下：如果在使用Async注解時(shí)沒有指定自定義的線程池會出現(xiàn)以下幾種情況：

• 當(dāng)Spring容器中有且僅有一個(gè)TaskExecutor實(shí)例時(shí)，Spring會用這個(gè)線程池來處理Async注解的異步任務(wù)，這可能會踩坑，如果這個(gè)TaskExecutor實(shí)例是第三方j(luò)ar引入的，可能會出現(xiàn)很詭異的問題。
• Spring創(chuàng)建一個(gè)核心線程數(shù)=8、最大線程數(shù)=Integer.MAX_VALUE、隊(duì)列大小=Integer.MAX_VALUE的線程池來處理Async注解的異步任務(wù)，這時(shí)候也可能會踩坑，由于線程池參數(shù)設(shè)置不合理，核心線程數(shù)=8，隊(duì)列大小過大，如果有大批量并發(fā)任務(wù)，可能會出現(xiàn)OOM。
• Spring創(chuàng)建SimpleAsyncTaskExecutor實(shí)例來處理Async注解的異步任務(wù)，SimpleAsyncTaskExecutor不是一個(gè)好的線程池實(shí)現(xiàn)類，SimpleAsyncTaskExecutor根據(jù)需要在當(dāng)前線程或者新線程中執(zhí)行異步任務(wù)。如果當(dāng)前線程已經(jīng)有空閑線程可用，任務(wù)將在當(dāng)前線程中執(zhí)行，否則將創(chuàng)建一個(gè)新線程來執(zhí)行任務(wù)。由于這個(gè)線程池沒有線程管理的能力，每次提交任務(wù)都實(shí)時(shí)創(chuàng)建新城，所以如果任務(wù)量大，會導(dǎo)致性能下降。