Spring 中異步的實(shí)現(xiàn)原理是什么

Spring 中異步的實(shí)現(xiàn)原理是什么，相信很多沒有經(jīng)驗(yàn)的人對此束手無策，為此本文總結(jié)了問題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

注冊通知器過程

開啟 Spring 異步編程之需要一個注解即可：

@EnableAsync

Springboot 中有非常多 @Enable* 的注解，其目的是顯式開啟某一個功能特性，這也是一個非常典型的編程模型。

@EnableAsync 注解注入了一個 AsyncConfigurationSelector 類，這個類目的就是為了注入 ProxyAsyncConfiguration 自動配置類，它的父類 AbstractAsyncConfiguration 做了件事情：

org.springframework.scheduling.annotation.AbstractAsyncConfiguration#setConfigurers

我們可以實(shí)現(xiàn) AsyncConfigurer 接口的方式去自定義一個線程池 Bean，這個后面會會講到，源碼所示，這里目的是為了這個 bean，并將其定義的線程池對象和異常處理對象保存到 AsyncConfiguration 中，用于創(chuàng)建 AsyncAnnotationBeanPostProcessor 。

這兩個對象后面源碼分析會再次遇上。

而這個配置類就是為了注冊一個名為 AsyncAnnotationBeanPostProcessor 的 bean，如其名，它是一個 BeanPostProcessor 處理器，它的類繼承結(jié)構(gòu)如下所示：

從類繼承結(jié)構(gòu)可以看出，AsyncAnnotationBeanPostProcessor 實(shí)現(xiàn)了 BeanPostProcessor 和 BeanFactoryAware，因此 AsyncAnnotationBeanPostProcessor 會在 setBeanFactory 方法中做了 Spring 異步編程中最為重要的一步，創(chuàng)建一個針對 @Async 注解的通知器 AsyncAnnotationAdvisor（叫做切面貌似也可以），這個通知器主要用于攔截被 @Async 注解的方法。同時，bean 實(shí)例初始化過程會被 AsyncAnnotationBeanPostProcessor 攔截處理，處理過程會將符合條件的 bean 注冊 AsyncAnnotationAdvisor ：

org.springframework.aop.framework.AbstractAdvisingBeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization

創(chuàng)建通知器過程

接下來我們就分析 AsyncAnnotationAdvisor 是如何創(chuàng)建的。

AsyncAnnotationAdvisor 實(shí)現(xiàn)了 PointcutAdvisor 接口，因此需要同時實(shí)現(xiàn) getPointcut 和 getAdvice 方法，而這兩個方法的實(shí)際內(nèi)容有以上紅框創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)。

到這里我們已經(jīng)知道，Spring 的異步實(shí)現(xiàn)原理，是利用 Spring AOP 切面編程實(shí)現(xiàn)的，通過 BeanPostProcessor 攔截處理符合條件的 bean，并將切面織入，實(shí)現(xiàn)切面增強(qiáng)處理。

Spring AOP 的編程核心概念：

1. Advice：通知，切面的一種實(shí)現(xiàn)，可以完成簡單的織入功能。通知定義了增強(qiáng)代碼切入到目標(biāo)代碼的時間點(diǎn)，是目標(biāo)方法執(zhí)行之前執(zhí)行，還是執(zhí)行之后執(zhí)行等。切入點(diǎn)定義切入的位置，通知定義切入的時間；

2. Pointcut：切點(diǎn)，切入點(diǎn)指切面具體織入的方法；

3. Advisor：切面的另一種實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)⑼ㄖ愿鼮閺?fù)雜的方式織入到目標(biāo)對象中，是將通知包裝為更復(fù)雜切面的裝配器。

因此我們需要創(chuàng)建一個切面和切入點(diǎn)：

• buildAdvice：

buildAdvice 方法可知，切面是一個 AnnotationAsyncExecutionInterceptor 類，該類實(shí)現(xiàn)了 MethodInterceptor 接口，其 invoke 方法即為攔截處理的核心源碼，后面會進(jìn)行詳細(xì)分析。

• buildPointcut:

從 AsyncAnnotationAdvisor 構(gòu)造器中可以看出，buildPointcut 方法目的就是為了創(chuàng)建 @Async 注解的切入點(diǎn)。

通知器攔截處理過程

前面我們已經(jīng)知道，攔截切面是一個 AnnotationAsyncExecutionInterceptor 類，我們直接定位到 invoke 方法一探究竟：

org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionInterceptor#invoke

攔截處理的核心邏輯就是這么簡單，也沒啥好分析的，無非就是匹配方法指定的線程池，接著構(gòu)建執(zhí)行單元 Callable，最后調(diào)用 doSubmit 方法執(zhí)行。

如何匹配線程池？

重點(diǎn)在于如何匹配線程池，這也是后面實(shí)戰(zhàn)分析的重點(diǎn)內(nèi)容，因此我們需要在這里詳細(xì)分析匹配線程池的一些策略細(xì)節(jié)。

org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionAspectSupport#determineAsyncExecutor

getExecutorQualifier 方法目的是獲取 @Async 注解上的 value 值，value 值即線程池 Bean 的名稱，如果獲取到的 targetExecutor 不是 Spring 類型的線程池，則使用 TaskExecutorAdapter 進(jìn)行適配，這也是為什么我們直接創(chuàng)建 Executor 類型的線程池 Spring 也是支持的原因。

從以上源碼邏輯可看出如果我們使用 @Async 注解時 value 值為空，Spring 就會使用 defaultExecutor ，defaultExecutor 是什么時候賦值的呢？上面內(nèi)容已經(jīng)有提及，在 buildAdvice 方法創(chuàng)建 AnnotationAsyncExecutionInterceptor 時 調(diào)用了其 configure 方法，如下：

org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionAspectSupport#configure

原來當(dāng) defaultExecutor 和 exceptionHandler 是當(dāng)初從 ProxyAsyncConfiguration 中獲取用戶自定義的 AsyncConfigurer 實(shí)現(xiàn)類而來的，那么如果 defaultExecutor 不存在怎么辦？從源碼可看出，defaultExecutor 其實(shí)是一個 SingletonSupplier 類型，如果調(diào)用 get 方法不存在，則使用默認(rèn)值，默認(rèn)值為：

() -> getDefaultExecutor(this.beanFactory);

org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionAspectSupport#getDefaultExecutor

注意第一個紅框的注釋，此時 Spring 尋找默認(rèn)的線程池 Bean 為指定 Spring 的 TaskExecutor 類型，并非 Executor 類型，如果 Bean 容器中沒有找到 TaskExecutor 類型的 Bean，則繼續(xù)尋找默認(rèn)為以下名稱的 Bean：

public static final String DEFAULT_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME = "taskExecutor";

那么如果都沒有找到怎么辦呢？在這個方法直接返回 null 了，AsyncExecutionInterceptor 類覆寫了 這個方法：

org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionInterceptor#getDefaultExecutor

如果沒有找到，則直接創(chuàng)建一個 SimpleAsyncTaskExecutor 類作為 @Async 注解底層使用的線程池。

從匹配線程池源碼得知，如果你創(chuàng)建的線程池 Bean 非TaskExecutor 類型并且沒有使用實(shí)現(xiàn) AsyncConfigurer 接口方式創(chuàng)建線程池，就需要主動指定線程池 Bean 名稱，否則 Spring 會使用默認(rèn)策略。

總結(jié)

利用 BeanPostProcessor 機(jī)制在 Bean 初始化過程中創(chuàng)建一個 AsyncAnnotationAdvisor 切面，并且符合條件的 Bean 生成代理對象并將 AsyncAnnotationAdvisor 切面添加到代理中。

可以看出 Spring 的很多功能都是圍繞著 Spring IOC 和 AOP 實(shí)現(xiàn)的。

Spring 默認(rèn)線程池策略分析

有時候?yàn)榱朔奖?，我們不自定義創(chuàng)建線程池 bean 時，Spring 默認(rèn)會為我們提供什么樣的線程池呢？

我們先來看下結(jié)果：

很奇怪，明明我們都沒有在項(xiàng)目中自定義線程池 Bean，按照以上源碼的分析結(jié)果來看，此時 Spring 選擇的是 SimpleAsyncTaskExecutor 才對，莫非是 super#getDefaultExecutor 方法找到了線程池 Bean？

從以上截圖確實(shí)是找到了，而且類型還是 ThreadPoolTaskExecutor 類型的，那可以推斷出 Spring 一定是在某個地方創(chuàng)建了一個 ThreadPoolTaskExecutor 類型的 Bean。

果然，在 spring-boot-autoconfigure 2.1.3.RELEASE 中，會在 org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskExecutionAutoConfiguration 中自動創(chuàng)建一個默認(rèn)的 ThreadPoolTaskExecutor bean，getDefaultExecutor 方法會在容器中找到這個bean，并將其作為默認(rèn)的 @Async 注解的執(zhí)行線程池。

這里我為什么要標(biāo)注版本呢？因?yàn)槟承┑桶姹镜?spring-boot-autoconfigure，是沒有 TaskExecutionAutoConfiguration 的，此時 Spring 就會選擇 SimpleAsyncTaskExecutor。

org.springframework.boot.autoconfigure.task.TaskExecutionAutoConfiguration

從以上源碼可以看出，默認(rèn)的線程池的參數(shù)還可以手動在 properties 中配置，這意味著不需要主動創(chuàng)建線程池的情況下，也可以通過 properties 配置文件更改線程池相關(guān)參數(shù)。

創(chuàng)建線程池 Bean 的幾種方式

1、直接創(chuàng)建一個 Bean 的方式，這貌似是最多人使用的方式，可以創(chuàng)建多個線程池 Bean，使用時指定線程池 Bean 名稱：

@Bean("myTaskExecutor_1")
public Executor getThreadPoolTaskExecutor1() {
  final ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
  // set ...
  return executor;
}

@Bean("myTaskExecutor_2")
public Executor getThreadPoolTaskExecutor2() {
  final ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor();
  // set ...
  return executor;
}

2、實(shí)現(xiàn) AsyncConfigurer 接口方式：

@Component
public class AsyncConfigurerTest implements AsyncConfigurer {

  private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(AsyncConfigurerTest.class);

  @Override
  public Executor getAsyncExecutor() {
    ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
    // set ...
    return executor;
  }

  @Override
  public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
    return (ex, method, params) -> {
      LOGGER.info("Exception message:{}", ex.getMessage(), ex);
      LOGGER.info("Method name:{}", method.getName());
      for (Object param : params) {
        LOGGER.info("Parameter value:{}", param);
      }
    };
  }
}

這種方式可以方便定義異常處理的邏輯，不過從源碼分析可以看出，項(xiàng)目中只能存在一個 AsyncConfigurer 的配置，意味著我們只能通過 AsyncConfigurer 配置一個自定義的線程池 Bean。

3、利用 spring-boot-autoconfigure 在 properties 配置線程池參數(shù)：

前面講到了 Spring 默認(rèn)線程池策略，這里利用 spring-boot-autoconfigure 默認(rèn)創(chuàng)建一個 ThreadPoolTaskExecutor，通過 properties 自定義線程池相關(guān)參數(shù)。

這個方式的缺點(diǎn)就是類型固定為 ThreadPoolTaskExecutor，且只能有一個線程池。

注：以上所有原理分析與實(shí)戰(zhàn)結(jié)果都是基于 Spring 5.1.5.RELEASE 版本。

看完上述內(nèi)容，你們掌握Spring 中異步的實(shí)現(xiàn)原理是什么的方法了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！