异步任务

• 一、使用背景
• 二、同步任务的优缺点
• • 2.1 优点
  • 2.2 缺点
  • 2.3 总结
  • 三、异步任务的优缺点
  • • 3.1 优点
    • 3.2 缺点
    • 3.3 总结
    • 四、Spring Boot 实现异步任务
    • • 4.0 项目结构
      • 4.1 pom.xml
      • 4.2 编写service类
      • 4.3 controller类
      • 4.4 SpringBoot 启动类
      • 4.5 测试
      • 五、使用异步任务注意点
      • • 5.1 启用异步支持
        • 5.2 异步方法边界

          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。

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          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

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              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

                  
                  	org.springframework.boot
                  	spring-boot-starter
                  
                  
                  	org.springframework.boot
                  	spring-boot-starter-web
                  
                  
                  	org.projectlombok
                  	lombok
                  
                  
                  	org.springframework.boot
                  	spring-boot-starter-test
                  	test
                  
                  

                  4.2 编写service类

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

                  4.3 controller类

                  import com.hui.service.executeService;
                  import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
                  import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
                  import javax.annotation.Resource;
                  @RestController
                  public class UserController {
                      @Resource
                      private executeService wakeService;
                      @GetMapping("/execute")
                      public String isWakeUp() {
                          // 执行任务
                          wakeService.execute();
                          return "ok";
                      }
                  }
                  

                  4.4 SpringBoot 启动类

                  import org.springframework.boot.SpringApplication;
                  import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
                  import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
                  @EnableAsync // 启动异步任务注解
                  @SpringBootApplication
                  public class AsyncApplication {
                  	public static void main(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。