Spring Boot + @Async 太好用了,助你大大提升 API 併發能力!

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來源:https://developer.aliyun.com/article/694020 非同步調用幾乎是處理高併發Web應用性能問題的萬金油,那麼什麼是“非同步調用”? “非同步調用”對應的是“同步調用”,同步調用指程式按照定義順序依次執行,每一行程式都必須等待上一行程式執行完成之後才能執行;非同步調 ...


來源:https://developer.aliyun.com/article/694020

非同步調用幾乎是處理高併發Web應用性能問題的萬金油,那麼什麼是“非同步調用”?

“非同步調用”對應的是“同步調用”,同步調用指程式按照定義順序依次執行,每一行程式都必須等待上一行程式執行完成之後才能執行;非同步調用指程式在順序執行時,不等待非同步調用的語句返回結果就執行後面的程式。

同步調用

下麵通過一個簡單示例來直觀的理解什麼是同步調用:

定義Task類,創建三個處理函數分別模擬三個執行任務的操作,操作消耗時間隨機取(10秒內)

@Component
public class Task {
 
    public static Random random =new Random();
 
    public void doTaskOne() throws Exception {
        System.out.println("開始做任務一");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(random.nextInt(10000));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("完成任務一,耗時:" + (end - start) + "毫秒");
    }
 
    public void doTaskTwo() throws Exception {
        System.out.println("開始做任務二");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(random.nextInt(10000));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("完成任務二,耗時:" + (end - start) + "毫秒");
    }
 
    public void doTaskThree() throws Exception {
        System.out.println("開始做任務三");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(random.nextInt(10000));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("完成任務三,耗時:" + (end - start) + "毫秒");
    }
 
}

在單元測試用例中,註入Task對象,併在測試用例中執行doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三個函數。

@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();
    }
 
}

執行單元測試,可以看到類似如下輸出:

開始做任務一
完成任務一,耗時:4256毫秒
開始做任務二
完成任務二,耗時:4957毫秒
開始做任務三
完成任務三,耗時:7173毫秒

任務一、任務二、任務三順序的執行完了,換言之doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三個函數順序的執行完成。

非同步調用

上述的同步調用雖然順利的執行完了三個任務,但是可以看到執行時間比較長,若這三個任務本身之間不存在依賴關係,可以併發執行的話,同步調用在執行效率方面就比較差,可以考慮通過非同步調用的方式來併發執行。

在Spring Boot中,我們只需要通過使用@Async註解就能簡單的將原來的同步函數變為非同步函數,Task類改在為如下模式:

@Component
public class Task {
 
    @Async
    public void doTaskOne() throws Exception {
        // 同上內容,省略
    }
 
    @Async
    public void doTaskTwo() throws Exception {
        // 同上內容,省略
    }
 
    @Async
    public void doTaskThree() throws Exception {
        // 同上內容,省略
    }
 
}

為了讓@Async註解能夠生效,還需要在Spring Boot的主程式中配置@EnableAsync,如下所示:

@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class Application {
 
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
 
}

此時可以反覆執行單元測試,您可能會遇到各種不同的結果,比如:

  • 沒有任何任務相關的輸出
  • 有部分任務相關的輸出
  • 亂序的任務相關的輸出

原因是目前doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三個函數的時候已經是非同步執行了。主程式在非同步調用之後,主程式並不會理會這三個函數是否執行完成了,由於沒有其他需要執行的內容,所以程式就自動結束了,導致了不完整或是沒有輸出任務相關內容的情況。

註:@Async所修飾的函數不要定義為static類型,這樣非同步調用不會生效

非同步回調

為了讓doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree能正常結束,假設我們需要統計一下三個任務併發執行共耗時多少,這就需要等到上述三個函數都完成調動之後記錄時間,並計算結果。

那麼我們如何判斷上述三個非同步調用是否已經執行完成呢?我們需要使用Future來返回非同步調用的結果,就像如下方式改造doTaskOne函數:

@Async
public Future<String> doTaskOne() throws Exception {
    System.out.println("開始做任務一");
    long start = System.currentTimeMillis();
    Thread.sleep(random.nextInt(10000));
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("完成任務一,耗時:" + (end - start) + "毫秒");
    return new AsyncResult<>("任務一完成");
}

按照如上方式改造一下其他兩個非同步函數之後,下麵我們改造一下測試用例,讓測試在等待完成三個非同步調用之後來做一些其他事情。

@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()) {
            // 三個任務都調用完成,退出迴圈等待
            break;
        }
        Thread.sleep(1000);
    }
 
    long end = System.currentTimeMillis();
 
    System.out.println("任務全部完成,總耗時:" + (end - start) + "毫秒");
 
}

看看我們做了哪些改變:

  • 在測試用例一開始記錄開始時間
  • 在調用三個非同步函數的時候,返回Future類型的結果對象
  • 在調用完三個非同步函數之後,開啟一個迴圈,根據返回的Future對象來判斷三個非同步函數是否都結束了。若都結束,就結束迴圈;若沒有都結束,就等1秒後再判斷。

跳出迴圈之後,根據結束時間 - 開始時間,計算出三個任務併發執行的總耗時。

執行一下上述的單元測試,可以看到如下結果:

開始做任務一
開始做任務二
開始做任務三
完成任務三,耗時:37毫秒
完成任務二,耗時:3661毫秒
完成任務一,耗時:7149毫秒
任務全部完成,總耗時:8025毫秒

可以看到,通過非同步調用,讓任務一、二、三併發執行,有效的減少了程式的總運行時間。

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