SpringBoot 实现异步任务

异步任务

一、使用背景

在多数的Java项目中，在很多的场景都是用同步的方式去实现模块间的相互调用，在模块调用间可能会造成一些延迟，本篇文章将使用SpringBoot 去实现异步之间的调用，提高系统的并发性能、用户体验。

二、同步任务的优缺点

2.1 优点

• 简单直观：同步任务的执行是顺序的，代码执行的流程清晰明了，易于理解和调试。
• 避免并发问题：同步任务在单线程中执行，不会引发线程安全和数据一致性等并发问题。每次只有一个任务在执行，避免了竞态条件和资源竞争。
• 较少的资源消耗：同步任务不需要额外的线程资源来执行，只使用主线程。这样可以减少线程上下文切换的开销，降低系统的资源消耗。
• 异常处理简单：同步任务中的异常可以直接抛出，易于捕获和处理。可以在代码中使用try-catch语句来捕获异常，进行相应的异常处理逻辑

2.2 缺点

• 阻塞主线程：同步任务需要等待任务执行完成后才能继续执行下一个任务，阻塞主线程。如果一个任务执行时间过长，会导致整个系统的响应变慢，影响用户体验。
• 降低并发性能：由于同步任务需要按顺序执行，无法同时处理多个请求，降低了系统的并发性能和吞吐量。在高并发场景下，可能会导致系统处理能力不足。
• 响应时间不稳定：同步任务需要等待任务完成才返回结果，如果任务执行时间不可预知或变化较大，会导致响应时间不稳定，难以控制和优化。
• 潜在的死锁风险：当同步任务中存在资源竞争或循环依赖时，可能会导致死锁的产生。一旦发生死锁，程序无法进行进一步的执行，造成系统无法正常工作

2.3 总结

综上所述，同步任务简单直观，避免了并发问题和资源浪费，异常处理方便。但同时会阻塞主线程，降低并发性能，响应时间不稳定，并且潜在的死锁风险

三、异步任务的优缺点

3.1 优点

• 提高系统的并发能力：异步方式将耗时操作从主线程中分离出来，在后台线程中执行，不会阻塞主线程。这样可以同时处理多个请求，提高系统的并发能力和吞吐量。
• 提升系统的响应速度：由于异步方式不需要等待耗时操作的完成，主线程可以立即响应其他请求。这样可以减少用户等待时间，提升系统的响应速度，改善用户体验。
• 优化资源利用：异步方式可以在后台线程中执行耗时操作，释放主线程的资源，减少资源浪费。同时，可以根据需求合理调整线程池的大小，灵活配置线程资源，以提高系统的资源利用效率。
• 简化编程模型：异步方式可以使用简单的注解（如@Async）或异步框架，简化编程模型。开发者不需要手动处理线程的创建、管理和同步等细节，减少开发复杂性

3.2 缺点

• 需要额外的线程资源：异步方式需要创建额外的线程来执行耗时操作，增加了系统对线程资源的需求。如果线程资源不合理配置或管理不当，可能会导致性能下降、内存溢出等问题。
• 可能引入复杂性：异步方式可能引入了代码的复杂性。当异步操作涉及到多个线程之间的协调和通信时，可能需要更复杂的代码逻辑和同步机制，增加了代码维护的难度。
• 难以处理异常：异步操作的异常处理相对复杂，需要额外的关注和处理。异步方法的异常无法直接抛出到调用方，需要通过回调、Future对象或异步异常处理机制来进行处理。
• 可能的竞态条件和并发问题：在多线程环境下，异步方式可能出现竞态条件、资源竞争等并发问题，如线程安全性、数据一致性等。开发者需要进行合理的线程同步和数据保护，以避免潜在的问题

3.3 总结

异步方式可以提高系统的并发性能、响应速度和资源利用效率，简化编程模型。然而，需要注意线程资源的合理配置和管理，处理异常和并发问题，以保证异步方式的稳定和可靠性

四、Spring Boot 实现异步任务

4.0 项目结构

4.1 pom.xml

<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.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId><scope>test</scope></dependency>

4.2 编写service类

importlombok.extern.slf4j.Slf4j;importorg.springframework.scheduling.annotation.Async;importorg.springframework.stereotype.Service;/**
 * 提供异步任务的服务类
 */@Service@Slf4jpublicclass executeService {/**
     * 异步任务：休眠10秒后，输出"已执行"
     */@Async// 使用异步任务publicvoidexecute(){try{/* 假定有一个任务需要执行10秒 */Thread.sleep(10000);}catch(InterruptedException e){thrownewRuntimeException(e);}// 打印日志信息
        log.info("任务已执行完成");}}

4.3 controller类

importcom.hui.service.executeService;importorg.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;importorg.springframework.web.bind.annotation.RestController;importjavax.annotation.Resource;@RestControllerpublicclassUserController{@Resourceprivate executeService wakeService;@GetMapping("/execute")publicStringisWakeUp(){// 执行任务
        wakeService.execute();return"ok";}}

4.4 SpringBoot 启动类

importorg.springframework.boot.SpringApplication;importorg.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;importorg.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;@EnableAsync// 启动异步任务注解@SpringBootApplicationpublicclassAsyncApplication{publicstaticvoidmain(String[] args){SpringApplication.run(AsyncApplication.class, args);}}

4.5 测试

访问：http://localhost:8080/execute，当带上@Async 注解后，controller类会直接响应"ok"，而不用去等待10秒，再去响应
10秒过后控制台会输出：“任务已执行完成”

五、使用异步任务注意点

5.1 启用异步支持

启用异步支持：确保在配置类或主启动类上添加 @EnableAsync 注解，以激活 Spring 的异步处理功能

5.2 异步方法边界

异步方法边界：@Async 注解只能应用在 public 方法上，因为 Spring 使用基于代理的机制，无法拦截非 public 方法的调用。
同时，异步方法不能在同一个类中被调用，否则注解会失效，并报错。