SpringBoot | 第二十章:异步开发之异步请求

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前言

关于web开发的相关知识点,后续有补充时再开续写了。比如webService服务、发邮件等,这些一般上觉得不完全属于web开发方面的,而且目前webService作为一个接口来提供服务的机会应该比较小了吧。所以本章节开始,开始讲解关于异步开发过程中会使用到的一些知识点。本章节就来讲解下异步请求相关知识点。

一点知识

何为异步请求

Servlet 3.0之前,Servlet采用Thread-Per-Request的方式处理请求,即每一次Http请求都由某一个线程从头到尾负责处理。如果一个请求需要进行IO操作,比如访问数据库、调用第三方服务接口等,那么其所对应的线程将同步地等待**IO操作完成, 而IO操作是非常慢的,所以此时的线程并不能及时地释放回线程池以供后续使用,在并发量越来越大的情况下,这将带来严重的性能问题。其请求流程大致为:

正常请求

而在Servlet3.0发布后,提供了一个新特性:异步处理请求。可以先释放容器分配给请求的线程与相关资源,减轻系统负担,释放了容器所分配线程的请求,其响应将被延后,可以在耗时处理完成(例如长时间的运算)时再对客户端进行响应。其请求流程为:

异步请求

Servlet 3.0后,我们可以从HttpServletRequest对象中获得一个AsyncContext对象,该对象构成了异步处理的上下文,RequestResponse对象都可从中获取。AsyncContext可以从当前线程传给另外的线程,并在新的线程中完成对请求的处理并返回结果给客户端,初始线程便可以还回给容器线程池以处理更多的请求。如此,通过将请求从一个线程传给另一个线程处理的过程便构成了Servlet 3.0中的异步处理。


多说几句:

随着Spring5发布,提供了一个响应式Web框架:Spring WebFlux。之后可能就不需要Servlet容器的支持了。以下是其先后对比图:

左侧是传统的基于ServletSpring Web MVC框架,右侧是5.0版本新引入的基于Reactive StreamsSpring WebFlux框架,从上到下依次是Router FunctionsWebFluxReactive Streams三个新组件。

对于其发展前景还是拭目以待吧。有时间也该去了解下Spring5了。


原生异步请求API说明

在编写实际代码之前,我们来了解下一些关于异步请求的api的调用说明。

  • 获取AsyncContext:根据HttpServletRequest对象获取。
AsyncContext asyncContext = request.startAsync();
  • 设置监听器:可设置其开始、完成、异常、超时等事件的回调处理

其监听器的接口代码:

public interface AsyncListener extends EventListener {
void onComplete(AsyncEvent event) throws IOException;
void onTimeout(AsyncEvent event) throws IOException;
void onError(AsyncEvent event) throws IOException;
void onStartAsync(AsyncEvent event) throws IOException;
}

说明:

  1. onStartAsync:异步线程开始时调用
  2. onError:异步线程出错时调用
  3. onTimeout:异步线程执行超时调用
  4. onComplete:异步执行完毕时调用

一般上,我们在超时或者异常时,会返回给前端相应的提示,比如说超时了,请再次请求等等,根据各业务进行自定义返回。同时,在异步调用完成时,一般需要执行一些清理工作或者其他相关操作。

需要注意的是只有在调用request.startAsync前将监听器添加到AsyncContext,监听器的onStartAsync方法才会起作用,而调用startAsyncAsyncContext还不存在,所以第一次调用startAsync是不会被监听器中的onStartAsync方法捕获的,只有在超时后又重新开始的情况下onStartAsync方法才会起作用。

  • 设置超时:通过setTimeout方法设置,单位:毫秒。

一定要设置超时时间,不能无限等待下去,不然和正常的请求就一样了。。

Servlet方式实现异步请求

前面已经提到,可通过HttpServletRequest对象中获得一个AsyncContext对象,该对象构成了异步处理的上下文。所以,我们来实际操作下。

0.编写一个简单控制层

/**
 * 使用servlet方式进行异步请求
 * @author oKong
 *
 */
@Slf4j
@RestController
public class ServletController {

@RequestMapping("/servlet/orig")
public void todo(HttpServletRequest request,


HttpServletResponse response) throws Exception {
//这里来个休眠
Thread.sleep(100);
response.getWriter().println("这是【正常】的请求返回");
}

@RequestMapping("/servlet/async")
public void todoAsync(HttpServletRequest request,


HttpServletResponse response) {
AsyncContext asyncContext = request.startAsync();
asyncContext.addListener(new AsyncListener() {



@Override


public void onTimeout(AsyncEvent event) throws IOException {


log.info("超时了:");


//做一些超时后的相关操作


}



@Override


public void onStartAsync(AsyncEvent event) throws IOException {


// TODO Auto-generated method stub


log.info("线程开始");


}



@Override


public void onError(AsyncEvent event) throws IOException {


log.info("发生错误:",event.getThrowable());


}



@Override


public void onComplete(AsyncEvent event) throws IOException {


log.info("执行完成");


//这里可以做一些清理资源的操作



}
});
//设置超时时间
asyncContext.setTimeout(200);
//也可以不使用start 进行异步调用
//

new Thread(new Runnable() {
//


//

@Override
//

public void run() {
//

编写业务逻辑
//


//

}
//

}).start();

asyncContext.start(new Runnable() {


@Override


public void run() {


try {


Thread.sleep(100);


log.info("内部线程:" + Thread.currentThread().getName());


asyncContext.getResponse().setCharacterEncoding("utf-8");


asyncContext.getResponse().setContentType("text/html;charset=UTF-8");


asyncContext.getResponse().getWriter().println("这是【异步】的请求返回");


} catch (Exception e) {


log.error("异常:",e);


}


//异步请求完成通知


//此时整个请求才完成


//其实可以利用此特性 进行多条消息的推送 把连接挂起。。


asyncContext.complete();


}
});
//此时之类 request的线程连接已经释放了
log.info("线程:" + Thread.currentThread().getName());
}

}

注意:异步请求时,可以利用ThreadPoolExecutor自定义个线程池。

1.启动下应用,查看控制台输出就可以获悉是否在同一个线程里面了。同时,可设置下等待时间,之后就会调用超时回调方法了。大家可自己试试。

2018-08-15 23:03:04.082
INFO 6732 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.controller.ServletController

 : 线程:http-nio-8080-exec-1
2018-08-15 23:03:04.183
INFO 6732 --- [nio-8080-exec-2] c.l.l.s.controller.ServletController

 : 内部线程:http-nio-8080-exec-2
2018-08-15 23:03:04.190
INFO 6732 --- [nio-8080-exec-3] c.l.l.s.controller.ServletController

 : 执行完成

使用过滤器时,需要加入asyncSupportedtrue配置,开启异步请求支持。

@WebServlet(urlPatterns = "/okong", asyncSupported = true )

 public
class AsyncServlet extends HttpServlet ...

题外话:其实我们可以利用在未执行asyncContext.complete()方法时请求未结束这特性,可以做个简单的文件上传进度条之类的功能。但注意请求是会超时的,需要设置超时的时间下。

Spring方式实现异步请求

Spring中,有多种方式实现异步请求,比如callableDeferredResult或者WebAsyncTask。每个的用法略有不同,可根据不同的业务场景选择不同的方式。以下主要介绍一些常用的用法

Callable

使用很简单,直接返回的参数包裹一层callable即可。

用法

@RequestMapping("/callable")
public Callable<String> callable() {
log.info("外部线程:" + Thread.currentThread().getName());
return new Callable<String>() {

@Override
public String call() throws Exception {


log.info("内部线程:" + Thread.currentThread().getName());


return "callable!";
}
};
}

控制台输出:

2018-08-15 23:32:22.317
INFO 15740 --- [nio-8080-exec-2] c.l.l.s.controller.SpringController
: 外部线程:http-nio-8080-exec-2
2018-08-15 23:32:22.323
INFO 15740 --- [
MvcAsync1] c.l.l.s.controller.SpringController
: 内部线程:MvcAsync1

超时、自定义线程设置

从控制台可以看见,异步响应的线程使用的是名为:MvcAsync1的线程。第一次再访问时,就是MvcAsync2了。若采用默认设置,会无限的创建新线程去处理异步请求,所以正常都需要配置一个线程池及超时时间。

编写一个配置类:CustomAsyncPool.java

@Configuration
public class CustomAsyncPool extends WebMvcConfigurerAdapter{

/**
 * 配置线程池
 * @return
 */
@Bean(name = "asyncPoolTaskExecutor")
public ThreadPoolTaskExecutor getAsyncThreadPoolTaskExecutor() {
ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
taskExecutor.setCorePoolSize(20);
taskExecutor.setMaxPoolSize(200);
taskExecutor.setQueueCapacity(25);
taskExecutor.setKeepAliveSeconds(200);
taskExecutor.setThreadNamePrefix("callable-");
// 线程池对拒绝任务(无线程可用)的处理策略,目前只支持AbortPolicy、CallerRunsPolicy;默认为后者
taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
taskExecutor.initialize();
return taskExecutor;
}

@Override
public void configureAsyncSupport(final AsyncSupportConfigurer configurer) {
//处理 callable超时
configurer.setDefaultTimeout(60*1000);
configurer.registerCallableInterceptors(timeoutInterceptor());
configurer.setTaskExecutor(getAsyncThreadPoolTaskExecutor());
}

@Bean
public TimeoutCallableProcessor timeoutInterceptor() {
return new TimeoutCallableProcessor();
}

}

自定义一个超时异常处理类:CustomAsyncRequestTimeoutException.java

/**
 * 自定义超时异常类
 * @author oKong
 *
 */
public class CustomAsyncRequestTimeoutException extends RuntimeException {

/**
 *

*/
private static final long serialVersionUID = 8754629185999484614L;

public CustomAsyncRequestTimeoutException(String uri){
super(uri);
}
}

同时,在统一异常处理加入对CustomAsyncRequestTimeoutException类的处理即可,这样就有个统一的配置了。

之后,再运行就可以看见使用了自定义的线程池了,超时的可以自行模拟下:

2018-08-15 23:48:29.022
INFO 16060 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.controller.SpringController
: 外部线程:http-nio-8080-exec-1
2018-08-15 23:48:29.032
INFO 16060 --- [

 oKong-1] c.l.l.s.controller.SpringController
: 内部线程:oKong-1

DeferredResult

相比于callableDeferredResult可以处理一些相对复杂一些的业务逻辑,最主要还是可以在另一个线程里面进行业务处理及返回,即可在两个完全不相干的线程间的通信。

/**
 * 线程池
 */
public static ExecutorService FIXED_THREAD_POOL = Executors.newFixedThreadPool(30);

@RequestMapping("/deferredresult")
public DeferredResult<String> deferredResult(){
log.info("外部线程:" + Thread.currentThread().getName());
//设置超时时间
DeferredResult<String> result = new DeferredResult<String>(60*1000L);
//处理超时事件 采用委托机制
result.onTimeout(new Runnable() {



@Override


public void run() {


log.error("DeferredResult超时");


result.setResult("超时了!");


}
});
result.onCompletion(new Runnable() {



@Override


public void run() {


//完成后


log.info("调用完成");


}
});
FIXED_THREAD_POOL.execute(new Runnable() {



@Override


public void run() {


//处理业务逻辑


log.info("内部线程:" + Thread.currentThread().getName());


//返回结果


result.setResult("DeferredResult!!");


}
});
return result;
}

控制台输出:

2018-08-15 23:52:27.841
INFO 12984 --- [nio-8080-exec-2] c.l.l.s.controller.SpringController
: 外部线程:http-nio-8080-exec-2
2018-08-15 23:52:27.843
INFO 12984 --- [pool-1-thread-1] c.l.l.s.controller.SpringController
: 内部线程:pool-1-thread-1
2018-08-15 23:52:27.872
INFO 12984 --- [nio-8080-exec-2] c.l.l.s.controller.SpringController
: 调用完成

注意:返回结果时记得调用下setResult方法。

题外话:利用DeferredResult可实现一些长连接的功能,比如当某个操作是异步时,我们可以保存这个DeferredResult对象,当异步通知回来时,我们在找回这个DeferredResult对象,之后在setResult会结果即可。提高性能。

WebAsyncTask

使用方法都类似,只是WebAsyncTask是直接返回了。觉得就是写法不同而已,更多细节希望大神解答!

@RequestMapping("/webAsyncTask")

 public WebAsyncTask<String> webAsyncTask() {
log.info("外部线程:" + Thread.currentThread().getName());
WebAsyncTask<String> result = new WebAsyncTask<String>(60*1000L, new Callable<String>() {


 @Override

 public String call() throws Exception {

 log.info("内部线程:" + Thread.currentThread().getName());

 return "WebAsyncTask!!!";

 }
});
result.onTimeout(new Callable<String>() {


@Override

 public String call() throws Exception {

 // TODO Auto-generated method stub

 return "WebAsyncTask超时!!!";

 }
});
result.onCompletion(new Runnable() {


@Override

 public void run() {

 //超时后 也会执行此方法

 log.info("WebAsyncTask执行结束");

 }
});
return result;

 }

控制台输出:

2018-08-15 23:55:02.568
INFO 2864 --- [nio-8080-exec-1] c.l.l.s.controller.SpringController
: 外部线程:http-nio-8080-exec-1
2018-08-15 23:55:02.587
INFO 2864 --- [
oKong-1] c.l.l.s.controller.SpringController
: 内部线程:oKong-1
2018-08-15 23:55:02.615
INFO 2864 --- [nio-8080-exec-2] c.l.l.s.controller.SpringController
: WebAsyncTask执行结束

参考资料

  1. https://blog.csdn.net/paincupid/article/details/52266905
  2. https://docs.spring.io/spring/docs/4.3.18.RELEASE/spring-framework-reference/htmlsingle/#mvc-ann-async

总结

本章节主要是讲解了异步请求的使用及相关配置,如超时,异常等处理。设置异步请求时,记得不要忘记设置超时时间。异步请求只是提高了服务的吞吐量,提高单位时间内处理的请求数,并不会加快处理效率的,这点需要注意。。下一章节,讲讲使用@Async进行异步调用相关知识。

最后

目前互联网上很多大佬都有SpringBoot系列教程,如有雷同,请多多包涵了。本文是作者在电脑前一字一句敲的,每一步都是自己实践的。若文中有所错误之处,还望提出,谢谢。

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