用同步请求模型,所有动作都交给同一个 Tomcat 线程处理,所有动作处理完成,线程才会被释放回线程池。
想象一下如果业务需要较长时间处理,那么这个 Tomcat 线程其实一直在被占用,随着请求越来越多,可用 I/O 线程越来越少,直到被耗尽。这时后续请求只能等待空闲 Tomcat 线程,这将会加长了请求执行时间。
如果客户端不关心返回业务结果,这时我们可以自定义线程池,将请求任务提交给线程池,然后立刻返回。
也可以使用 Spring Async 任务,大家感兴趣可以自行查找一下资料
但是很多场景下,客户端需要处理返回结果,我们没办法使用上面的方案。在 Servlet2 时代,我们没办法优化上面的方案。
不过等到 Servlet3 ,引入异步 Servlet 新特性,可以完美解决上面的需求。
异步 Servlet 执行请求流程:
将请求信息解析为 HttpServletRequest
分发到具体 Servlet 处理,将业务提交给自定义业务线程池,请求立刻返回,Tomcat 线程立刻被释放
当业务线程将任务执行结束,将会将结果转交给 Tomcat 线程
通过 HttpServletResponse 将响应结果返回给等待客户端
引入异步 Servlet3 整体流程如下:
使用异步 Servelt,Tomcat 线程仅仅处理请求解析动作,所有耗时较长的业务操作全部交给业务线程池,所以相比同步请求, Tomcat 线程可以处理 更多请求。
虽然我们将业务处理交给业务线程池异步处理,但是对于客户端来讲,其还在同步等待响应结果。
可能有些同学会觉得异步请求将会获得更快响应时间,其实不是的,相反可能由于引入了更多线程,增加线程上下文切换时间。
虽然没有降低响应时间,但是通过请求异步化带来其他明显优点:
所以具体使用过程,我们还需要进行的相应的压测,观察响应时间以及吞吐量等其他指标,综合选择。
异步 Servelt 使用方式不是很难,阿粉总结就是下面三板斧:
下面的例子将会使用 SpringBoot ,Web 容器选择 Tomcat
示例代码如下:
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); @RequestMapping("/hello") public void hello(HttpServletRequest request) { AsyncContext asyncContext = request.startAsync(); // 超时时间 asyncContext.setTimeout(10000); executorService.submit(() -> { try { // 休眠 5s,模拟业务操作 TimeUnit.SECONDS.sleep(5); // 输出响应结果 asyncContext.getResponse().getWriter().println("hello world"); log.info("异步线程处理结束"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { asyncContext.complete(); } }); log.info("servlet 线程处理结束"); }
浏览器访问该请求将会同步等待 5s 得到输出响应,应用日志输出结果如下:
2020-03-24 07:27:08.997 INFO 79257 --- [nio-8087-exec-4] com.xxxx : servlet 线程处理结束 2020-03-24 07:27:13.998 INFO 79257 --- [pool-1-thread-3] com.xxxx : 异步线程处理结束
这里我们需要注意设置合理的超时时间,防止客户端长时间等待。
Servlet3 API ,无法使用 SpringMVC 为我们提供的特性,我们需要自己处理响应信息,处理方式相对繁琐。
SpringMVC 3.2 基于 Servelt3 引入异步请求处理方式,我们可以跟使用同步请求一样,方便使用异步请求。
SpringMVC 提供有两种异步方式,只要将 Controller 方法返回值修改下述类即可:
DeferredResult 是 SpringMVC 3.2 之后引入新的类,只要让请求方法返回DeferredResult,就可以快速使用异步请求,示例代码如下:
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); @RequestMapping("/hello_v1") public DeferredResult<String> hello_v1() { // 设置超时时间 DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>(7000L); // 异步线程处理结束,将会执行该回调方法 deferredResult.onCompletion(() -> { log.info("异步线程处理结束"); }); // 如果异步线程执行时间超过设置超时时间,将会执行该回调方法 deferredResult.onTimeout(() -> { log.info("异步线程超时"); // 设置返回结果 deferredResult.setErrorResult("timeout error"); }); deferredResult.onError(throwable -> { log.error("异常", throwable); // 设置返回结果 deferredResult.setErrorResult("other error"); }); executorService.submit(() -> { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); deferredResult.setResult("hello_v1"); // 设置返回结果 } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); // 若异步方法内部异常 deferredResult.setErrorResult("error"); } }); log.info("servlet 线程处理结束"); return deferredResult; }
创建 DeferredResult 实例时可以传入特定超时时间。另外我们可以设置默认超时时间:
# 异步请求超时时间 spring.mvc.async.request-timeout=2000
如果异步程序执行完成,可以调用 DeferredResult#setResult返回响应结果。此时若有设置 DeferredResult#onCompletion 回调方法,将会触发该回调方法。
同时我们还可以设置超时回调方法 DeferredResult#onTimeout,一旦异步线程执行超时,将会触发该回调方法。
最后 DeferredResult 还提供其他异常的回调方法 onError,起初阿粉以为只要异步线程内发生异常,就会触发该回调方法。尝试在异步线程内抛出异常,但是无法成功触发。
后续阿粉查看这个方法的 doc,当 web 容器线程处理异步请求时发生异常,才能成功触发。
Spring 另外还提供一种异步请求使用方式,直接使用 JDK Callable。示例代码如下:
@RequestMapping("/hello_v2") public Callable<String> hello_v2() { return new Callable<String>() { @Override public String call() throws Exception { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); log.info("异步方法结束"); return "hello_v2"; } }; }
默认情况下,直接执行将会输出 WARN 日志
这是因为默认情况使用 SimpleAsyncTaskExecutor 执行异步请求,每次调用执行都将会新建线程。由于这种方式不复用线程,生产不推荐使用这种方式,所以我们需要使用线程池代替。
我们可以使用如下方式自定义线程池:
@Bean(TaskExecutionAutoConfiguration.APPLICATION_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME) public AsyncTaskExecutor executor() { ThreadPoolTaskExecutor threadPoolTaskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor(); threadPoolTaskExecutor.setThreadNamePrefix("test-"); threadPoolTaskExecutor.setCorePoolSize(10); threadPoolTaskExecutor.setMaxPoolSize(20); return threadPoolTaskExecutor; }
注意 Bean 名称一定要是 applicationTaskExecutor,若不一致, Spring 将不会使用自定义线程池。
或者可以直接使用 SpringBoot 配置文件方式配置代替:
# 核心线程数 spring.task.execution.pool.core-size=10 # 最大线程数 spring.task.execution.pool.max-size=20 # 线程名前缀 spring.task.execution.thread-name-prefix=test # 还有另外一些配置,读者们可以自行配置
这种方式异步请求的超时时间只能通过配置文件方式配置。
spring.mvc.async.request-timeout=10000
如果需要为单独请求的配置特定的超时时间,我们需要使用 WebAsyncTask 包装 Callable 。
@RequestMapping("/hello_v3") public WebAsyncTask<String> hello_v3() { System.out.println("asdas"); Callable<String> callable=new Callable<String>() { @Override public String call() throws Exception { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); log.info("异步方法结束"); return "hello_v3"; } }; // 单位 ms WebAsyncTask<String> webAsyncTask=new WebAsyncTask<>(10000,callable); return webAsyncTask; }
SpringMVC 两种异步请求方式,本质上就是帮我们包装 Servlet3 API ,让我们不用关心具体实现细节。虽然日常使用我们一般会选择使用 SpringMVC 两种异步请求方式,但是我们还是需要了解异步请求实际原理。所以大家如果在使用之前,可以先尝试使用 Servlet3 API 练习,后续再使用 SpringMVC。