spring boot——使用异步请求，提高系统的吞吐量

前言：

在我们的实际生产中，常常会遇到下面的这种情况，某个请求非常耗时(大约5s返回)，当大量的访问该请求的时候，再请求其他服务时，会造成没有连接使用的情况，造成这种现象的主要原因是，我们的容器(tomcat)中线程的数量是一定的，例如500个，当这500个线程都用来请求服务的时候，再有请求进来，就没有多余的连接可用了，只能拒绝连接。要是我们在请求耗时服务的时候，能够异步请求(请求到controller中时，则容器线程直接返回，然后使用系统内部的线程来执行耗时的服务，等到服务有返回的时候，再将请求返回给客户端)，那么系统的吞吐量就会得到很大程度的提升了。当然，大家可以直接使用Hystrix的资源隔离来实现，今天我们的重点是spring mvc是怎么来实现这种异步请求的。

一、使用Callable来实现

controller如下：

@RestController

public class HelloController {

private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloController.class);

@Autowired

private HelloService hello;

@GetMapping("/helloworld")

public String helloWorldController() {

return hello.sayHello();

}

/**

* 异步调用restful

* 当controller返回值是Callable的时候，springmvc就会启动一个线程将Callable交给TaskExecutor去处理

* 然后DispatcherServlet还有所有的spring拦截器都退出主线程，然后把response保持打开的状态

* 当Callable执行结束之后，springmvc就会重新启动分配一个request请求，然后DispatcherServlet就重新

* 调用和处理Callable异步执行的返回结果， 然后返回视图

*

* @return

*/

@GetMapping("/hello")

public Callable<String> helloController() {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 进入helloController方法");

Callable<String> callable = new Callable<String>() {

@Override

public String call() throws Exception {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 进入call方法");

String say = hello.sayHello();

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 从helloService方法返回");

return say;

}

};

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 从helloController方法返回");

return callable;

}

}

我们首先来看下上面这两个请求的区别

下面这个是没有使用异步请求的

2017-12-07 18:05:42.351 INFO 3020 --- [nio-8060-exec-5] c.travelsky.controller.HelloController : http-nio-8060-exec-5 进入helloWorldController方法

2017-12-07 18:05:42.351 INFO 3020 --- [nio-8060-exec-5] com.travelsky.service.HelloService : http-nio-8060-exec-5 进入sayHello方法!

2017-12-07 18:05:44.351 INFO 3020 --- [nio-8060-exec-5] c.travelsky.controller.HelloController : http-nio-8060-exec-5 从helloWorldController方法返回

我们可以看到，请求从头到尾都只有一个线程，并且整个请求耗费了2s钟的时间。

下面，我们再来看下使用Callable异步请求的结果：

2017-12-07 18:11:55.671 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-1] c.travelsky.controller.HelloController : http-nio-8060-exec-1 进入helloController方法

2017-12-07 18:11:55.672 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-1] c.travelsky.controller.HelloController : http-nio-8060-exec-1 从helloController方法返回

2017-12-07 18:11:55.676 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-1] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor : http-nio-8060-exec-1 进入afterConcurrentHandlingStarted方法

2017-12-07 18:11:55.676 INFO 6196 --- [ MvcAsync1] c.travelsky.controller.HelloController : MvcAsync1 进入call方法

2017-12-07 18:11:55.676 INFO 6196 --- [ MvcAsync1] com.travelsky.service.HelloService : MvcAsync1 进入sayHello方法!

2017-12-07 18:11:57.677 INFO 6196 --- [ MvcAsync1] c.travelsky.controller.HelloController : MvcAsync1 从helloService方法返回

2017-12-07 18:11:57.721 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-2] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor : http-nio-8060-exec-2服务调用完成，返回结果给客户端

从上面的结果中，我们可以看出，容器的线程http-nio-8060-exec-1这个线程进入controller之后，就立即返回了，具体的服务调用是通过MvcAsync2这个线程来做的，当服务执行完要返回后，容器会再启一个新的线程http-nio-8060-exec-2来将结果返回给客户端或浏览器，整个过程response都是打开的，当有返回的时候，再从server端推到response中去。

1、异步调用的另一种方式

上面的示例是通过callable来实现的异步调用，其实还可以通过WebAsyncTask，也能实现异步调用，下面看示例：

@RestController

public class HelloController {

private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloController.class);

@Autowired

private HelloService hello;

/**

* 带超时时间的异步请求 通过WebAsyncTask自定义客户端超时间

*

* @return

*/

@GetMapping("/world")

public WebAsyncTask<String> worldController() {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 进入helloController方法");

// 3s钟没返回，则认为超时

WebAsyncTask<String> webAsyncTask = new WebAsyncTask<>(3000, new Callable<String>() {

@Override

public String call() throws Exception {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 进入call方法");

String say = hello.sayHello();

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 从helloService方法返回");

return say;

}

});

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 从helloController方法返回");

webAsyncTask.onCompletion(new Runnable() {

@Override

public void run() {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 执行完毕");

}

});

webAsyncTask.onTimeout(new Callable<String>() {

@Override

public String call() throws Exception {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " onTimeout");

// 超时的时候，直接抛异常，让外层统一处理超时异常

throw new TimeoutException("调用超时");

}

});

return webAsyncTask;

}

/**

* 异步调用，异常处理，详细的处理流程见MyExceptionHandler类

*

* @return

*/

@GetMapping("/exception")

public WebAsyncTask<String> exceptionController() {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 进入helloController方法");

Callable<String> callable = new Callable<String>() {

@Override

public String call() throws Exception {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 进入call方法");

throw new TimeoutException("调用超时!");

}

};

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 从helloController方法返回");

return new WebAsyncTask<>(20000, callable);

}

}

运行结果如下：

2017-12-07 19:10:26.582 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-4] c.travelsky.controller.HelloController : http-nio-8060-exec-4 进入helloController方法

2017-12-07 19:10:26.585 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-4] c.travelsky.controller.HelloController : http-nio-8060-exec-4 从helloController方法返回

2017-12-07 19:10:26.589 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-4] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor : http-nio-8060-exec-4 进入afterConcurrentHandlingStarted方法

2017-12-07 19:10:26.591 INFO 6196 --- [ MvcAsync2] c.travelsky.controller.HelloController : MvcAsync2 进入call方法

2017-12-07 19:10:26.591 INFO 6196 --- [ MvcAsync2] com.travelsky.service.HelloService : MvcAsync2 进入sayHello方法!

2017-12-07 19:10:28.591 INFO 6196 --- [ MvcAsync2] c.travelsky.controller.HelloController : MvcAsync2 从helloService方法返回

2017-12-07 19:10:28.600 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-5] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor : http-nio-8060-exec-5服务调用完成，返回结果给客户端

2017-12-07 19:10:28.601 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-5] c.travelsky.controller.HelloController : http-nio-8060-exec-5 执行完毕

这种方式和上面的callable方式最大的区别就是，WebAsyncTask支持超时，并且还提供了两个回调函数，分别是onCompletion和onTimeout，顾名思义，这两个回调函数分别在执行完成和超时的时候回调。

3、Deferred方式实现异步调用

在我们是生产中，往往会遇到这样的情景，controller中调用的方法很多都是和第三方有关的，例如JMS，定时任务，队列等，拿JMS来说，比如controller里面的服务需要从JMS中拿到返回值，才能给客户端返回，而从JMS拿值这个过程也是异步的，这个时候，我们就可以通过Deferred来实现整个的异步调用。

首先，我们来模拟一个长时间调用的任务，代码如下：

@Component

public class LongTimeTask {

private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

@Async

public void execute(DeferredResult<String> deferred){

logger.info(Thread.currentThread().getName() + "进入 taskService 的 execute方法");

try {

// 模拟长时间任务调用，睡眠2s

TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

// 2s后给Deferred发送成功消息，告诉Deferred，我这边已经处理完了，可以返回给客户端了

deferred.setResult("world");

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

接着，我们就来实现异步调用，controller如下：

@RestController

public class AsyncDeferredController {

private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

private final LongTimeTask taskService;

@Autowired

public AsyncDeferredController(LongTimeTask taskService) {

this.taskService = taskService;

}

@GetMapping("/deferred")

public DeferredResult<String> executeSlowTask() {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + "进入executeSlowTask方法");

DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>();

// 调用长时间执行任务

taskService.execute(deferredResult);

// 当长时间任务中使用deferred.setResult("world");这个方法时，会从长时间任务中返回，继续controller里面的流程

logger.info(Thread.currentThread().getName() + "从executeSlowTask方法返回");

// 超时的回调方法

deferredResult.onTimeout(new Runnable(){

@Override

public void run() {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " onTimeout");

// 返回超时信息

deferredResult.setErrorResult("time out!");

}

});

// 处理完成的回调方法，无论是超时还是处理成功，都会进入这个回调方法

deferredResult.onCompletion(new Runnable(){

@Override

public void run() {

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " onCompletion");

}

});

return deferredResult;

}

}

执行结果如下：

2017-12-07 19:25:40.192 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-7] c.t.controller.AsyncDeferredController : http-nio-8060-exec-7进入executeSlowTask方法

2017-12-07 19:25:40.193 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-7] .s.a.AnnotationAsyncExecutionInterceptor : No TaskExecutor bean found for async processing

2017-12-07 19:25:40.194 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-7] c.t.controller.AsyncDeferredController : http-nio-8060-exec-7从executeSlowTask方法返回

2017-12-07 19:25:40.198 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-7] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor : http-nio-8060-exec-7 进入afterConcurrentHandlingStarted方法

2017-12-07 19:25:40.202 INFO 6196 --- [cTaskExecutor-1] com.travelsky.controller.LongTimeTask : SimpleAsyncTaskExecutor-1进入 taskService 的 execute方法

2017-12-07 19:25:42.212 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-8] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor : http-nio-8060-exec-8服务调用完成，返回结果给客户端

2017-12-07 19:25:42.213 INFO 6196 --- [nio-8060-exec-8] c.t.controller.AsyncDeferredController : http-nio-8060-exec-8 onCompletion

从上面的执行结果不难看出，容器线程会立刻返回，应用程序使用线程池里面的cTaskExecutor-1线程来完成长时间任务的调用，当调用完成后，容器又启了一个连接线程，来返回最终的执行结果。

这种异步调用，在容器线程资源非常宝贵的时候，能够大大的提高整个系统的吞吐量。

ps：异步调用可以使用AsyncHandlerInterceptor进行拦截，使用示例如下：

@Component

public class MyAsyncHandlerInterceptor implements AsyncHandlerInterceptor {

private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyAsyncHandlerInterceptor.class);

@Override

public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)

throws Exception {

return true;

}

@Override

public void postHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler,

ModelAndView modelAndView) throws Exception {

//HandlerMethod handlerMethod = (HandlerMethod) handler;

logger.info(Thread.currentThread().getName()+ "服务调用完成，返回结果给客户端");

}

@Override

public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex)

throws Exception {

if(null != ex){

System.out.println("发生异常:"+ex.getMessage());

}

}

@Override

public void afterConcurrentHandlingStarted(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)

throws Exception {

// 拦截之后，重新写回数据，将原来的hello world换成如下字符串

String resp = "my name is chhliu!";

response.setContentLength(resp.length());

response.getOutputStream().write(resp.getBytes());

logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 进入afterConcurrentHandlingStarted方法");

}

}

有兴趣的可以了解下，本篇博客的主题是异步调用，其他的相关知识点，会在下一篇博客中进行讲解。