SpringBoot @Async：魔法和陷阱

@Async注解就像是Springboot项目中性能优化的秘密武器。是的，我们也可以手动创建自己的执行器和线程池，但@Async使事情变得更简单、更神奇。

@Async注释允许我们在后台运行代码，因此我们的主线程可以继续运行，而无需等待较慢的任务完成。但是，就像所有秘密武器一样，明智地使用它并了解它的局限性非常重要。

在这篇文章中，我们将深入探讨@Async 的魔力以及在 Spring Boot 项目中使用它时应该注意的问题。让我们开始吧！

首先让我们学习如何在应用程序中使用 @Async 的基础知识。

我们需要在 Spring Boot 应用程序中启用@Async 。为此，我们需要将@EnableAsync注释添加到配置类或主应用程序文件中。这将为应用程序中使用@Async注释的所有方法启用异步行为。

@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class BackendAsjApplication {
}

我们还需要创建一个 Bean，指定使用 @Async 注释的方法的配置。我们可以设置最大线程池大小、队列大小等。不过，添加这些配置时要小心。否则，我们可能很快就会耗尽内存。我通常还会添加一个日志，以在队列大小已满并且没有更多线程来接收新传入任务时发出警告。

 @Bean
 public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {
  ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
  executor.setCorePoolSize(2);
  executor.setMaxPoolSize(2);
  executor.setQueueCapacity(500);
  executor.setThreadNamePrefix("MyAsyncThread-");
  executor.setRejectedExecutionHandler((r, executor1) -> log.warn("Task rejected, thread pool is full and queue is also full"));
  executor.initialize();
  return executor;
 }

现在，让我们使用它。假设我们有一个服务类，其中包含我们想要异步的方法。我们将使用@Async注释此方法。

@Service
public class EmailService {
    @Async
    public void sendEmail() {
   
    }
}

在代码示例中，您会看到多次提到EmailService和PurchaseService。这些只是示例。我不想将所有内容都命名为“MyService”。因此，将其命名为更有意义的名称。在电子商务应用程序中，您当然希望您的 EmailService 是异步的，这样客户请求就不会被阻止

现在，当我们调用此方法时，它将立即返回，从而释放调用线程（通常是主线程）以继续执行其他任务。该方法将继续在后台执行，稍后将结果返回给调用线程。由于我们在这里用 void 标记了 @Async 方法，因此我们对它何时完成并不真正感兴趣。

非常简单而且非常强大，对吧？（当然，我们可以做更多配置，但上面的代码足以运行完全异步的任务）

但是，在我们开始使用 @Async 注释所有方法之前，我们需要注意一些问题。

1@Async方法需要位于不同的类中

使用 @Async 注释时，请务必注意，我们不能从同一类中调用 @Async 方法。这是因为这样做会导致无限循环并导致应用程序挂起。

以下是不应该做的事情的示例：

@Service
public class PurchaseService {

    public void purchase(){
        sendEmail();
    }

    @Async
    public void sendEmail(){
        // Asynchronous code
    }
}

相反，我们应该为异步方法使用单独的类或服务。

@Service
public class EmailService {

    @Async
    public void sendEmail(){
        // Asynchronous code
    }
}

@Service
public class PurchaseService {

    public void purchase(){
        emailService.sendEmail();
    }

    @Autowired
    private EmailService emailService;
}

现在您可能想知道，我可以从另一个异步方法中调用异步方法吗？最简洁的答案是不。当调用异步方法时，它会在不同的线程中执行，并且调用线程会继续执行下一个任务。如果调用线程本身是异步方法，则它无法等待被调用的异步方法完成后再继续，这可能会导致意外行为。

2@Async 和 @Transcational 配合不佳

@Transactional 注释用于指示方法或类应该参与事务。它用于确保一组数据库操作作为单个工作单元执行，并且在发生任何故障时数据库保持一致状态。

当一个方法被@Transactional注解时，Spring会在该方法周围创建一个代理，并且该方法内的所有数据库操作都在事务上下文中执行。Spring 还负责在调用方法之前启动事务，并在方法返回后提交事务，或者在发生异常时回滚事务。

但是，当您使用 @Async 注释使方法异步时，该方法将在与主应用程序线程不同的单独线程中执行。这意味着该方法不再在 Spring 启动的事务上下文中执行。因此，@Async方法内的数据库操作不会参与事务，并且在出现异常时数据库可能会处于不一致的状态。

@Service
public class EmailService {

    @Transactional
    public void transactionalMethod() {
        //database operation 1
        asyncMethod();
        //database operation 2
    }

    @Async
    public void asyncMethod() {
        //database operation 3
    }
}

在此示例中，数据库操作 1 和数据库操作 2 在 Spring 启动的事务上下文中执行。但是，数据库操作 3 是在单独的线程中执行的，并且不是事务的一部分。

因此，如果在执行数据库操作3之前发生异常，则数据库操作1和数据库操作2将按预期回滚，但数据库操作3不会回滚。这可能会使数据库处于不一致的状态。

当然，有很多方法可以解决这个问题，即使用 TransactionTemplate 之类的东西来管理事务，但开箱即用，如果从转换方法调用异步方法，最终会出现问题。

3@Async 阻塞问题

假设这是我们的 @Async 线程池的配置：

@Bean
 public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor() {
  ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
  executor.setCorePoolSize(2);
  executor.setMaxPoolSize(2);
  executor.setQueueCapacity(500);
  executor.setThreadNamePrefix("MyAsyncThread-");
  executor.setRejectedExecutionHandler((r, executor1) -> log.warn("Task rejected, thread pool is full and queue is also full"));
  executor.initialize();
  return executor;
 }

这意味着在任何特定时刻，我们最多将运行 2 个 @Async 任务。如果有更多任务进来，它们将排队，直到队列大小达到 500。

但现在假设，我们的 @Async 任务之一执行起来花费了太多时间，或者只是由于外部依赖而被阻止。这意味着所有其他任务将排队并且执行速度不够快。根据您的应用程序类型，这可能会导致延迟。

解决此问题的一种方法是为长时间运行的任务使用单独的线程池，为更紧急且不需要大量处理时间的任务使用单独的线程池。我们可以这样做：

@Primary
 @Bean(name = "taskExecutorDefault")
 public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutorDefault() {
  ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
  executor.setCorePoolSize(2);
  executor.setMaxPoolSize(2);
  executor.setQueueCapacity(500);
  executor.setThreadNamePrefix("Async-1-");
  executor.initialize();
  return executor;
 }

 @Bean(name = "taskExecutorForHeavyTasks")
 public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutorRegistration() {
  ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
  executor.setCorePoolSize(2);
  executor.setMaxPoolSize(2);
  executor.setQueueCapacity(500);
  executor.setThreadNamePrefix("Async2-");
  executor.initialize();
  return executor;
 }

然后要使用它，只需在 @Async 声明中添加执行器的名称即可：

@Service
public class EmailService {
    @Async("taskExecutorForHeavyTasks")
    public void sendEmailHeavy() {
        //method implementation
    }
}

但是，请注意，我们不应该在调用Thread.sleep()或的方法上使用@Async Object.wait()，因为它会阻塞线程，并且使用@Async的目的将落空。

4@Async 中的异常

另一件需要记住的事情是 @Async 方法不会向调用线程抛出异常。这意味着您需要在 @Async 方法中正确处理异常，否则它们将丢失。

以下是不应该做的事情的示例：

@Service
public class EmailService {

    @Async
    public void sendEmail() throws Exception{
        throw new Exception("Oops, cannot send email!");
    }
}

@Service
public class PurchaseService {
    
    @Autowired
    private EmailService emailService;

    public void purchase(){
        try{
            emailService.sendEmail();
        }catch (Exception e){
            System.out.println("Caught exception: " + e.getMessage());
        }
    }
}

在上面的代码中，异常在 asyncMethod() 中抛出，但不会被调用线程捕获，并且 catch 块不会被执行。

为了正确处理 @Async 方法中的异常，我们可以结合使用 Future 和 try-catch 块。这是一个例子：

@Service
public class EmailService {

    @Async
    public Future<String> sendEmail() throws Exception{
        throw new Exception("Oops, cannot send email!");
    }
}

@Service
public class PurchaseService {

    @Autowired
    private EmailService emailService;

    public void purchase(){
        try{
            Future<String> future = emailService.sendEmail();
            String result = future.get();
            System.out.println("Result: " + result);
        }catch (Exception e){
            System.out.println("Caught exception: " + e.getMessage());
        }
    }
}