Spring Boot 中的異步請求和異步調(diào)用詳解

作者：張慧源 2024-10-15 10:28:43

本文將詳細(xì)介紹 Spring Boot 中異步請求與異步調(diào)用的實(shí)現(xiàn)方式，幫助讀者理解并掌握如何在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用這些技術(shù)。

在現(xiàn)代應(yīng)用程序開發(fā)中，異步處理已成為提高系統(tǒng)性能和用戶體驗(yàn)的重要手段。尤其是在處理高并發(fā)、大數(shù)據(jù)量或者需要長時(shí)間處理的任務(wù)時(shí)，異步請求和異步調(diào)用可以有效避免阻塞主線程，從而提升應(yīng)用的響應(yīng)速度。

異步請求與異步調(diào)用的概念

異步請求：指的是客戶端發(fā)送請求后，不必等待服務(wù)器處理完成即刻返回結(jié)果，而是服務(wù)器在處理完成后通過回調(diào)、推送等方式通知客戶端結(jié)果。這種方式可以有效減少請求等待時(shí)間，提高用戶體驗(yàn)。
異步調(diào)用：是指在服務(wù)器內(nèi)部，某個(gè)方法調(diào)用無需等待其他方法完成即可繼續(xù)執(zhí)行。通常用于需要耗時(shí)較長的任務(wù)，以避免阻塞主線程。

Spring Boot 中的異步處理概述

Spring Boot 提供了多種方式來處理異步請求與調(diào)用，主要包括：

使用 @Async 注解進(jìn)行異步方法調(diào)用。
使用 Callable、DeferredResult 和 CompletableFuture 等方式處理異步請求。

這些工具使開發(fā)者可以方便地實(shí)現(xiàn)異步處理邏輯，從而提升系統(tǒng)性能。

@Async 注解的使用

1. 配置異步執(zhí)行器

在使用 @Async 之前，我們需要配置一個(gè)線程池（Executor），以便異步方法能夠在獨(dú)立的線程中執(zhí)行。以下是一個(gè)簡單的配置示例：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

import java.util.concurrent.Executor;

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {

    @Bean(name = "taskExecutor")
    public Executor taskExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(2);
        executor.setMaxPoolSize(5);
        executor.setQueueCapacity(500);
        executor.setThreadNamePrefix("Async-");
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

2. 在方法上使用 @Async

配置完成后，我們可以通過 @Async 注解將某個(gè)方法標(biāo)記為異步方法：

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

@Service
public class AsyncService {

    @Async("taskExecutor")
    public CompletableFuture<String> asyncMethod() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(2000); // 模擬長時(shí)間的任務(wù)
        return CompletableFuture.completedFuture("任務(wù)完成");
    }
}

3. 異步異常處理

異步方法中的異常不會被主線程捕獲。為了處理這些異常，可以使用 CompletableFuture 提供的 exceptionally 方法來處理異常情況：

    @Async("taskExecutor")
    public CompletableFuture<String> asyncMethodWithException() {
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            if (Math.random() > 0.5) {
                throw new RuntimeException("模擬異常");
            }
            return "任務(wù)完成";
        }).exceptionally(ex -> {
            // 異常處理
            return "任務(wù)失?。? + ex.getMessage();
        });
    }

4. 線程池配置建議

CPU 密集型任務(wù)：建議核心線程數(shù)為 CPU 核心數(shù)的 n 倍，最大線程數(shù)為核心線程數(shù)的 2 倍。
IO 密集型任務(wù)：建議核心線程數(shù)設(shè)置為較大的值，最大線程數(shù)可以為核心線程數(shù)的 2 倍甚至更多。

合理配置線程池可以避免線程饑餓和死鎖等問題，提升系統(tǒng)的吞吐量。

五、異步請求的實(shí)現(xiàn)

1. 使用 Callable 實(shí)現(xiàn)異步請求

Callable 是最簡單的異步請求處理方式，適用于單個(gè)線程執(zhí)行的異步任務(wù)。

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.concurrent.Callable;

@RestController
public class CallableController {

    @GetMapping("/callable")
    public Callable<String> processAsyncRequest() {
        return () -> {
            Thread.sleep(2000); // 模擬長時(shí)間的任務(wù)
            return "處理完成";
        };
    }
}

2. 使用 DeferredResult 實(shí)現(xiàn)異步請求

DeferredResult 適用于需要在不同線程間傳遞結(jié)果的異步任務(wù)。它可以在處理完成后手動(dòng)設(shè)置返回值。

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.context.request.async.DeferredResult;

import java.util.concurrent.ForkJoinPool;

@RestController
public class DeferredResultController {

    @GetMapping("/deferred")
    public DeferredResult<String> processDeferredRequest() {
        DeferredResult<String> output = new DeferredResult<>();

        ForkJoinPool.commonPool().submit(() -> {
            try {
                Thread.sleep(2000); // 模擬長時(shí)間的任務(wù)
                output.setResult("處理完成");
            } catch (InterruptedException e) {
                output.setErrorResult(e.getMessage());
            }
        });

        return output;
    }
}

3. 使用 CompletableFuture 實(shí)現(xiàn)異步請求

CompletableFuture 提供了豐富的功能和靈活性，可以方便地處理異步請求并實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的異步流程。

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

@RestController
public class CompletableFutureController {

    @GetMapping("/completable")
    public CompletableFuture<String> processCompletableRequest() {
        return CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
            try {
                Thread.sleep(2000); // 模擬長時(shí)間的任務(wù)
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return "處理完成";
        });
    }
}

結(jié)語

異步請求與異步調(diào)用是提高應(yīng)用程序性能的重要手段，尤其是在處理高并發(fā)和耗時(shí)任務(wù)時(shí)，能夠有效減少響應(yīng)時(shí)間。Spring Boot 提供了多種實(shí)現(xiàn)方式，如 @Async、Callable、DeferredResult 和 CompletableFuture，使得開發(fā)者可以根據(jù)不同的需求選擇合適的異步處理方式。

合理配置線程池，正確處理異步任務(wù)中的異常，以及在合適的場景中應(yīng)用異步處理技術(shù)，是開發(fā)高性能應(yīng)用的關(guān)鍵。

希望通過本文，大家能夠更好地理解并掌握 Spring Boot 中異步處理的相關(guān)知識。在實(shí)際項(xiàng)目中，應(yīng)用這些技術(shù)將大大提升系統(tǒng)的響應(yīng)速度和用戶體驗(yàn)。

責(zé)任編輯：趙寧寧來源：源話編程