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