異步處理：Spring @Async 注解深度剖析！
Spring @Async 注解提供了一個非常簡單而且強大的機制來支持異步方法的執行。如果將方法標記為@Async，Spring會在后臺線程中異步執行該方法，而不會阻塞調用該方法的線程。這對于提高應用程序的響應性和性能是非常有用的，尤其是在處理I/O密集型操作時。這篇文章，我們來深度剖析 Spring @Async 的工作原理！
1. 原理概述
使用@Async注解時，Spring 借助 AOP（面向切面編程）實現異步執行，具體來說，@Async的工作原理主要包括以下幾個步驟：
- 代理對象創建：Spring 使用動態代理創建被注解方法的代理對象。只有與代理對象交互時，@Async 注解才會起作用。
- 線程池配置：異步方法調用通過 Spring 提供的 TaskExecutor（如 SimpleAsyncTaskExecutor, ThreadPoolTaskExecutor 等）來實現多線程處理。開發者可以自定義線程池設置，以適應不同的使用場景。
- 方法執行：當調用被 @Async 注解的方法時，Spring 將檢測到這個注解，然后將方法的調用委托給一個線程池中的線程。在這個線程執行完成后，控制權就會返回到調用線程，不會被阻塞。
2. 核心代碼分析
下面我們深入探討@Async的幾個核心類的實現細節。
(1) @Async 注解
@Async注解的定義非常簡單，位于org.springframework.scheduling.annotation包中：
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Async {
String value() default "";
}通過上面的源碼可以看出：@Async注解只支持放在方法上，并可以指定一個可選的線程池名稱。
(2) AsyncConfiguration類
要啟用異步處理功能，我們需要有一個配置類或在Spring Boot應用程序中使用@EnableAsync注解。這個注解會觸發 Spring的異步支持機制。
@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig extends AsyncConfigurerSupport {
@Override
public Executor getAsyncExecutor() {
ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
executor.setCorePoolSize(5);
executor.setMaxPoolSize(10);
executor.setQueueCapacity(25);
executor.initialize();
return executor;
}
}在這個示例中，我們擴展了AsyncConfigurerSupport類，并重寫了getAsyncExecutor方法來提供自定義的線程池。
(3) Proxy 生成
Spring 通過 AOP 動態代理機制處理 @Async 注解。具體過程如下：
- Spring 在創建代理對象時，檢查被注解的方法。
- 如果發現方法上有 @Async 注解，Spring 將為這個方法生成一個增強版本，以確保調用被轉發到線程池中的一個工作線程。
通常，Spring 會使用 JDK 動態代理或者 CGLIB 代理。JDK 代理基于接口創建代理實例，而 CGLIB 可以基于類創建代理實例。
(4) 異步方法的調用
以下是 @Async 方法的簡單示例：
@Service
public class MyAsyncService {
@Async
public void asyncMethod() {
System.out.println("Executing in " + Thread.currentThread().getName());
}
}調用 asyncMethod() 方法時，控制將立即返回，不會阻塞。實際方法將在其他線程中執行。
(5) AsyncExecutionInterceptor
AsyncExecutionInterceptor 類是 Spring 處理異步執行的核心部分。它實現了 MethodInterceptor 接口，能夠攔截方法調用，進行異步執行處理。
public class AsyncExecutionInterceptor extends AbstractAsyncExecutionInterceptor {
@Override
public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
return doInvoke(invocation);
}
}在 invoke 方法中，doInvoke 方法會被調用，負責具體的執行邏輯。
3.示例
為了更好地理解 @Async 的使用，我們通過一個完整的示例來演示如何使用 Spring @Async 注解實現異步方法調用，示例將包含以下部分：
- Spring Boot 項目結構。
- @Async 注解的實現和配置。
- 異步方法的調用示例。
- 運行時的輸出示例。
(1) 創建 Spring Boot 項目
假設你使用 Spring Boot 創建項目，可以創建一個新的 Gradle 或 Maven 項目，添加以下依賴項到 pom.xml（如果使用 Maven）：
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>(2) 配置異步支持
創建一個配置類來啟用異步支持，使用 @EnableAsync 注解。
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import java.util.concurrent.Executor;
@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
@Bean(name = "taskExecutor")
public Executor taskExecutor() {
ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
executor.setCorePoolSize(2);
executor.setMaxPoolSize(5);
executor.setQueueCapacity(10);
executor.setThreadNamePrefix("Async-");
executor.initialize();
return executor;
}
}(3) 創建異步服務類
接下來，創建一個服務類，其中將包含異步方法。該方法將模擬一些耗時的操作。
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
@Service
public class MyAsyncService {
@Async("taskExecutor")
public void asyncMethod() {
System.out.println("Executing async method: " + Thread.currentThread().getName());
try {
// 模擬耗時的操作
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Async method execution finished: " + Thread.currentThread().getName());
}
}(4) 創建控制器類
創建一個控制器類，調用異步服務中的方法：
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
public class MyAsyncController {
@Autowired
private MyAsyncService myAsyncService;
@GetMapping("/asyncTest")
public String callAsync() {
System.out.println("Calling async method");
myAsyncService.asyncMethod();
return "Async method called!";
}
}(5) 主應用程序類
創建 Spring Boot 啟動類，用于啟動應用程序：
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class AsyncApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(AsyncApplication.class, args);
}
}(6) 運行應用程序
啟動 Spring Boot 應用程序，在瀏覽器中訪問以下 URL：http://localhost:8080/asyncTest
輸出結果為：
Calling async method
Executing async method: Async-1
Async method execution finished: Async-1在瀏覽器中，頁面將返回 “Async method called!” 的信息，而不會等待 asyncMethod 完成執行。這表示 asyncMethod 在另一個線程上異步執行。
4. 總結
通過以上分析，我們可以看到 Spring 的@Async提供了異步編程的簡便機制。它的實現依賴于 AOP代理，以及可配置的線程池。透過這些機制，Spring 能夠將對異步方法的調用轉發到后臺線程中執行，同時保證主線程不會被阻塞。
