@Async注解详解 以及 可能遇到的各种问题

一、简介
1）在方法上使用该@Async注解，申明该方法是一个异步任务；
2）在类上面使用该@Async注解，申明该类中的所有方法都是异步任务；
3）方法上一旦标记了这个@Async注解，当其它线程调用这个方法时，就会开启一个新的子线程去异步处理该业务逻辑。
4）使用此注解的方法的类对象，必须是spring管理下的bean对象；
5）要想使用异步任务，需要在主类上开启异步配置，即配置上@EnableAsync注解；

注意事项

如下方式会使@Async失效

• 异步方法使用static修饰
• 异步类没有使用@Component注解（或其他注解）导致spring无法扫描到异步类
• 异步方法不能与被调用的异步方法在同一个类中
• 类中需要使用@Autowired或@Resource等注解自动注入，不能自己手动new对象
• 如果使用SpringBoot框架必须在启动类中增加@EnableAsync注解

二、使用

1、基础代码示例

1）启动类中增加@EnableAsync

以Spring boot 为例，启动类中增加@EnableAsync：

@EnableAsync
@SpringBootApplication
public class ManageApplication {
    //...
}

2）方法上加@Async注解：

@Component
public class MyAsyncTask {
     @Async
    public void asyncCpsItemImportTask(Long platformId, String jsonList){
        //...具体业务逻辑
    }
}

2、隐含问题一：默认线程池配置不合适，导致系统奔溃

@Async注解在使用时，如果不指定线程池的名称，则使用Spring默认的线程池，Spring默认的线程池为SimpleAsyncTaskExecutor。

该类型线程池的默认配置：

 默认核心线程数：8，

    最大线程数：Integet.MAX_VALUE，
    队列使用LinkedBlockingQueue，
    容量是：Integet.MAX_VALUE，
    空闲线程保留时间：60s，
    线程池拒绝策略：AbortPolicy。

从最大线程数的配置上，相信你也看到问题了：并发情况下，会无限创建线程、然后OOM、然后系统崩溃。。。

1）问题一解决方法一：

可以通过修改线程池默认配置，来解决上述问题；

spring:
  task:
    execution:
      pool:
        max-size: 6
        core-size: 3
        keep-alive: 3s
        queue-capacity: 1000
        thread-name-prefix: name

2）问题一解决方法二：

@Async注解，支持使用自定义线程池，所以通过自定义线程池解决上述问题。
或者说，有时候、实际开发中就是要求你必修使用指定的线程池，@Async注解是支持的。

/**
 * @author HWX
 */
@Configuration
@EnableAsync
public class ThreadPoolTaskConfig {

/*
    默认情况下，在创建了线程池后，线程池中的线程数为0，当有任务来之后，就会创建一个线程去执行任务，
     当线程池中的线程数目达到corePoolSize后，就会把到达的任务放到缓存队列当中；
   当队列满了，就继续创建线程，当线程数量大于等于maxPoolSize后，开始使用拒绝策略拒绝
 */

    /** 允许线程空闲时间（单位：默认为秒） */
    private static final int KEEP_ALIVE_TIME = 60;
    /** 缓冲队列大小 */
    private static final int QUEUE_CAPACITY = 1000;
    /** 线程池名前缀 */
    private static final String THREAD_NAME_PREFIX = "Async-Service-";

    @Bean("taskExecutor") // bean的名称，默认为首字母小写的方法名
    public ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor(){
        // 获取当前机器CPU核数
        int cpuProcessors = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
        if (cpuProcessors == 0) {
            cpuProcessors = 4;
        }
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(cpuProcessors);
        executor.setMaxPoolSize(cpuProcessors+1);
        executor.setQueueCapacity(QUEUE_CAPACITY);
        executor.setKeepAliveSeconds(KEEP_ALIVE_TIME);
        executor.setThreadNamePrefix(THREAD_NAME_PREFIX);

        // 线程池对拒绝任务的处理策略
        // CallerRunsPolicy：由调用线程（提交任务的线程）处理该任务
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        // 初始化
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}  

使用

@Service
public class TranTest2Service {
    Logger log = LoggerFactory.getLogger(TranTest2Service.class);  

    // 发送提醒短信 1
        @PostConstruct // 加上该注解项目启动时就执行一次该方法
    @Async("taskExecutor")
    public void sendMessage1() throws InterruptedException {
        log.info("发送短信方法---- 1   执行开始");
        Thread.sleep(5000); // 模拟耗时
        log.info("发送短信方法---- 1   执行结束");
    }  

    // 发送提醒短信 2
        @PostConstruct // 加上该注解项目启动时就执行一次该方法
    @Async("taskExecutor")
    public void sendMessage2() throws InterruptedException {  

        log.info("发送短信方法---- 2   执行开始");
        Thread.sleep(2000); // 模拟耗时
        log.info("发送短信方法---- 2   执行结束");
    }
}  

3、隐含问题二：异步任务的事务问题

@Async注解由于是异步执行的，在其进行数据库的操作之时，将无法控制事务管理。
解决办法：可以把@Transactional注解放到内部的需要进行事务的方法上；
即将方法中对数据库的操作集中提取出来、放入一个方法中，对该方法加@Transactional注解进行事务控制

4、隐含问题三：在同类方法中调用@Async方法，没有异步执行

@Async的原理概括：

@Async 异步执行，是通过 Spring AOP 动态代理 的方式来实现的。Spring容器启动初始化bean时，判断类中是否使用了@Async注解，如果使用了则为其创建切入点和切入点处理器，根据切入点创建代理，在线程调用@Async注解标注的方法时，会调用代理，执行切入点处理器invoke方法，将方法的执行提交给线程池中的另外一个线程来处理，从而实现了异步执行。

所以，如果a方法调用它同类中的标注@Async的b方法，是不会异步执行的，因为从a方法进入调用的都是该类对象本身，不会进入代理类。因此，相同类中的方法调用带@Async的方法是无法异步的，这种情况仍然是同步。

三、异步任务的返回结果

异步的业务逻辑处理场景 有两种：一个是不需要返回结果，另一种是需要接收返回结果。

不需要返回结果的比较简单，就不多说了。

需要接收返回结果的示例如下：

@Async("MyExecutor")
public Future<Map<Long, List>> queryMap(List ids) {
    List<> result = businessService.queryMap(ids);
    ..............
    Map<Long, List> resultMap = Maps.newHashMap();
    ...
    return new AsyncResult<>(resultMap);
}

调用异步方法的示例：

public Map<Long, List> asyncProcess(List<BindDeviceDO> bindDevices,List<BindStaffDO> bindStaffs, String dccId) {
        Map<Long, List> finalMap =null;
        // 返回值：
        Future<Map<Long, List>> asyncResult = MyService.queryMap(ids);
        try {
            finalMap = asyncResult.get();
        } catch (Exception e) {
            ...
        }
        return finalMap;
}

我个人觉得，异步方法不该设置返回值；因为调用异步方法的地方，还要等待返回结果的话，那就差不多又成了串行执行了，失去了异步的意义。

四、检测给@Async配置自定义线程池、会是整个项目共用的吗？

1、线程池本身也会消耗内存资源，所以我们要控制线程池的规模，防止它占用过多资源、进而影响项目运行；
2、为了统一规划资源，线程池尽量统一配置，即全项目尽量使用同一个线程池。
3、那么使用@Async，并自定义线程池，会全局公用吗？

我们做如下测试：

/**application.yml配置**/
# 自定义线程池参数（用以@Async使用，可选）
execution:
  pool:
    core-size: 3
    queue-capacity: 500
    max-size: 10
    keep-alive: 3
    thread-name-prefix: customize-th-

/**线程池配置类**/
@Configuration
public class ExecutorConfig {

    /**
     * 核心线程
     */
    @Value("${execution.pool.core-size}")
    private int corePoolSize;
    /**
     * 队列容量
     */
    @Value("${execution.pool.queue-capacity}")
    private int queueCapacity;
    /**
     * 最大线程
     */
    @Value("${execution.pool.max-size}")
    private int maxPoolSize;
    /**
     * 保持时间
     */
    @Value("${execution.pool.keep-alive}")
    private int keepAliveSeconds;
    /**
     * 名称前缀
     */
    @Value("${execution.pool.thread-name-prefix}")
    private String preFix;

    @Bean("MyExecutor")
    public Executor myExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
        executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
        executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
        executor.setKeepAliveSeconds(keepAliveSeconds);
        executor.setThreadNamePrefix(preFix);
        executor.setRejectedExecutionHandler( new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        executor.initialize();
        return executor;
    }
}

2）写两个测试类，使用@Async标记方法

/**测试类A**/
@Service
public class TestServiceAImpl implements TestServiceA {

    @Async("MyExecutor")
    @Override
    public void testMethod1() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            System.out.println("A类方法一的 " + index + " 被执行,线程名:" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    @Async("MyExecutor")
    @Override
    public void testMethod2() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            System.out.println("A类方法二的 " + index + " 被执行,线程名:" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

/**测试类B**/
@Service
public class TestServiceBImpl implements TestServiceB {

    @Async("MyExecutor")
    @Override
    public void testMethod1() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            System.out.println("B类方法一的 " + index + " 被执行,线程名:" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    @Async("MyExecutor")
    @Override
    public void testMethod2() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            final int index = i;
            System.out.println("B类方法二的 " + index + " 被执行,线程名:" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

3）写一个测试Controller接口，异步调用两个测试类的方法

@RestController
public class TestController{

    @Autowired
    private TestServiceA testServiceA;

    @Autowired
    private TestServiceB testServiceB;

    /**
     * 测试线程01
     */
    @GetMapping(value = "/threadTest")
    public void threadTest01() {
        System.out.println("【线程一】" + "group:"+ Thread.currentThread().getThreadGroup() + "; id:" +Thread.currentThread().getId()+"; name:"+ Thread.currentThread().getName());

        testServiceA.testMethod1();
        testServiceA.testMethod2();

        testServiceB.testMethod1();
        testServiceB.testMethod2();
    }
}

4）分析执行结果

2023-04-12 14:03:38.945 [http-nio-8085-exec-2] INFO  o.a.c.c.C.[.[.[/] - [log,173] - Initializing Spring DispatcherServlet 'dispatcherServlet'
【线程一】group:java.lang.ThreadGroup[name=main,maxpri=10]; id:85; name:http-nio-8085-exec-2
A类方法一的 0 被执行,线程名:customize-th-1
A类方法二的 0 被执行,线程名:customize-th-2
B类方法一的 0 被执行,线程名:customize-th-3
A类方法一的 1 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法一的 1 被执行,线程名:customize-th-3
A类方法二的 1 被执行,线程名:customize-th-2
B类方法一的 2 被执行,线程名:customize-th-3
A类方法二的 2 被执行,线程名:customize-th-2
A类方法一的 2 被执行,线程名:customize-th-1
A类方法一的 3 被执行,线程名:customize-th-1
A类方法二的 3 被执行,线程名:customize-th-2
B类方法一的 3 被执行,线程名:customize-th-3
A类方法二的 4 被执行,线程名:customize-th-2
A类方法一的 4 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法一的 4 被执行,线程名:customize-th-3
A类方法二的 5 被执行,线程名:customize-th-2
B类方法一的 5 被执行,线程名:customize-th-3
A类方法一的 5 被执行,线程名:customize-th-1
A类方法一的 6 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法一的 6 被执行,线程名:customize-th-3
A类方法二的 6 被执行,线程名:customize-th-2
A类方法一的 7 被执行,线程名:customize-th-1
A类方法二的 7 被执行,线程名:customize-th-2
B类方法一的 7 被执行,线程名:customize-th-3
B类方法一的 8 被执行,线程名:customize-th-3
A类方法二的 8 被执行,线程名:customize-th-2
A类方法一的 8 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法一的 9 被执行,线程名:customize-th-3
A类方法一的 9 被执行,线程名:customize-th-1
A类方法二的 9 被执行,线程名:customize-th-2
B类方法二的 0 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法二的 1 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法二的 2 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法二的 3 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法二的 4 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法二的 5 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法二的 6 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法二的 7 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法二的 8 被执行,线程名:customize-th-1
B类方法二的 9 被执行,线程名:customize-th-1

【分析】
从结果可以看到，A类、B类的方法交替执行，但是他们的线程都来自同一个线程池“customize-th-”、也就是我自己配置的线程池。
不仅如此，它们还遵循我对线程池的配置（核心线程数3），每当正在运行的线程满3，不论是A类还是B类、接下来的任务就先放入队列，等有空余线程再执行。
从以上两点可以确认，A类和B类用的是同一个线程池，@Async注解使用自定义线程池异步执行任务，只要在注解后添加线程池配置名称@Async(“MyExecutor”)、就可以实现整个项目公用同一个线程池。