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Spring Boot中使用@Async实现异步调用

什么是“异步调用”?

“异步调用”对应的是“同步调用”, 同步调用 指程序按照定义顺序依次执行,每一行程序都必须等待上一行程序执行完成之后才能执行; 异步调用 指程序在顺序执行时,不等待异步调用的语句返回结果就执行后面的程序。

同步调用

下面通过一个简单示例来直观的理解什么是同步调用:

  • 定义Task类,创建三个处理函数分别模拟三个执行任务的操作,操作消耗时间随机取(10秒内)
@Component public class Task {      public static Random random =new Random();      public void doTaskOne() throws Exception {         System.out.println("开始做任务一");         long start = System.currentTimeMillis();         Thread.sleep(random.nextInt(10000));         long end = System.currentTimeMillis();         System.out.println("完成任务一,耗时:" + (end - start) + "毫秒");     }      public void doTaskTwo() throws Exception {         System.out.println("开始做任务二");         long start = System.currentTimeMillis();         Thread.sleep(random.nextInt(10000));         long end = System.currentTimeMillis();         System.out.println("完成任务二,耗时:" + (end - start) + "毫秒");     }      public void doTaskThree() throws Exception {         System.out.println("开始做任务三");         long start = System.currentTimeMillis();         Thread.sleep(random.nextInt(10000));         long end = System.currentTimeMillis();         System.out.println("完成任务三,耗时:" + (end - start) + "毫秒");     }  } 
  • 在单元测试用例中,注入Task对象,并在测试用例中执行 doTaskOnedoTaskTwodoTaskThree 三个函数。
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class) @SpringApplicationConfiguration(classes = Application.class) public class ApplicationTests {      @Autowired     private Task task;      @Test     public void test() throws Exception {         task.doTaskOne();         task.doTaskTwo();         task.doTaskThree();     }  } 
  • 执行单元测试,可以看到类似如下输出:
开始做任务一 完成任务一,耗时:4256毫秒 开始做任务二 完成任务二,耗时:4957毫秒 开始做任务三 完成任务三,耗时:7173毫秒 

任务一、任务二、任务三顺序的执行完了,换言之 doTaskOnedoTaskTwodoTaskThree 三个函数顺序的执行完成。

异步调用

上述的同步调用虽然顺利的执行完了三个任务,但是可以看到执行时间比较长,若这三个任务本身之间不存在依赖关系,可以并发执行的话,同步调用在执行效率方面就比较差,可以考虑通过异步调用的方式来并发执行。

在Spring Boot中,我们只需要通过使用 @Async 注解就能简单的将原来的同步函数变为异步函数,Task类改在为如下模式:

@Component public class Task {      @Async     public void doTaskOne() throws Exception {         // 同上内容,省略     }      @Async     public void doTaskTwo() throws Exception {         // 同上内容,省略     }      @Async     public void doTaskThree() throws Exception {         // 同上内容,省略     }  } 

为了让@Async注解能够生效,还需要在Spring Boot的主程序中配置@EnableAsync,如下所示:

@SpringBootApplication @EnableAsync public class Application {      public static void main(String[] args) {         SpringApplication.run(Application.class, args);     }  } 

此时可以反复执行单元测试,您可能会遇到各种不同的结果,比如:

  • 没有任何任务相关的输出
  • 有部分任务相关的输出
  • 乱序的任务相关的输出

原因是目前 doTaskOnedoTaskTwodoTaskThree 三个函数的时候已经是异步执行了。主程序在异步调用之后,主程序并不会理会这三个函数是否执行完成了,由于没有其他需要执行的内容,所以程序就自动结束了,导致了不完整或是没有输出任务相关内容的情况。

注: @Async所修饰的函数不要定义为static类型,这样异步调用不会生效

异步回调

为了让 doTaskOnedoTaskTwodoTaskThree 能正常结束,假设我们需要统计一下三个任务并发执行共耗时多少,这就需要等到上述三个函数都完成调动之后记录时间,并计算结果。

那么我们如何判断上述三个异步调用是否已经执行完成呢?我们需要使用 Future<T> 来返回异步调用的结果,就像如下方式改造 doTaskOne 函数:

@Async public Future<String> doTaskOne() throws Exception {       System.out.println("开始做任务一");     long start = System.currentTimeMillis();     Thread.sleep(random.nextInt(10000));     long end = System.currentTimeMillis();     System.out.println("完成任务一,耗时:" + (end - start) + "毫秒");     return new AsyncResult<>("任务一完成"); } 

按照如上方式改造一下其他两个异步函数之后,下面我们改造一下测试用例,让测试在等待完成三个异步调用之后来做一些其他事情。

@Test public void test() throws Exception {      long start = System.currentTimeMillis();      Future<String> task1 = task.doTaskOne();     Future<String> task2 = task.doTaskTwo();     Future<String> task3 = task.doTaskThree();      while(true) {         if(task1.isDone() && task2.isDone() && task3.isDone()) {             // 三个任务都调用完成,退出循环等待             break;         }         Thread.sleep(1000);     }      long end = System.currentTimeMillis();      System.out.println("任务全部完成,总耗时:" + (end - start) + "毫秒");  } 

看看我们做了哪些改变:

  • 在测试用例一开始记录开始时间
  • 在调用三个异步函数的时候,返回 Future<String> 类型的结果对象
  • 在调用完三个异步函数之后,开启一个循环,根据返回的 Future<String> 对象来判断三个异步函数是否都结束了。若都结束,就结束循环;若没有都结束,就等1秒后再判断。
  • 跳出循环之后,根据结束时间 - 开始时间,计算出三个任务并发执行的总耗时。

执行一下上述的单元测试,可以看到如下结果:

开始做任务一 开始做任务二 开始做任务三 完成任务三,耗时:37毫秒 完成任务二,耗时:3661毫秒 完成任务一,耗时:7149毫秒 任务全部完成,总耗时:8025毫秒 

可以看到,通过异步调用,让任务一、二、三并发执行,有效的减少了程序的总运行时间。

完整示例Chapter4-1-2

原文  http://blog.didispace.com/springbootasync/
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