Spring Boot + @Async =?

异步调用几乎是处理高并发Web应用性能问题的万金油，那么什么是“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doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree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doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree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doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree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doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree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来返回异步调用的结果，就像如下方式改造doTaskOne函数：

@Async

public Future 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