Servlet 3.0之前:每一次Http请求都由一个线程从头到尾处理。
Servlet 3.0之后,提供了异步处理请求:可以先释放容器分配给请求的线程与相关资源,减轻系统负担,从而增加服务的吞吐量。
在springboot应用中,可以有4种方式实现异步接口(至于ResponseBodyEmitter、SseEmitter、StreamingResponseBody,不在本文介绍内,之后新写文章介绍):
第一中AsyncContext是Servlet层级的,比较原生的方式,本文不对此介绍(一般都不使用它,太麻烦了)。本文着重介绍后面三种方式。
特别说明:服务端的异步或同步对于客户端而言是不可见的。不会因为服务端使用了异步,接口的结果就和同步不一样了。另外,对于单个请求而言,使用异步接口会导致响应时间比同步大,但不特别明显。具体后文分析。
Controller中,返回一个java.util.concurrent.Callable包装的任何值,都表示该接口是一个异步接口:
@GetMapping("/testCallAble")public Callable<String> testCallAble() { return () -> { Thread.sleep(40000); return "hello"; };}
服务器端的异步处理对客户端来说是不可见的。例如,上述接口,最终返回的客户端的是一个String,和同步接口中,直接返回String的效果是一样的。
Callable 处理过程如下:
控制器返回一个 Callable 。
Callable默认使用SimpleAsyncTaskExecutor类来执行,这个类非常简单而且没有重用线程。在实践中,需要使用AsyncTaskExecutor类来对线程进行配置。
Spring提供的WebAsyncTask是对Callable的包装,提供了更强大的功能,比如:处理超时回调、错误回调、完成回调等。本质上,和Callable区别不大,但是由于它额外封装了一些事件的回调,所有,通常都使用WebAsyncTask而不是Callable:
@GetMapping("/webAsyncTask")public WebAsyncTask<String> webAsyncTask() { WebAsyncTask<String> result = new WebAsyncTask<>(30003, () -> { return "success"; }); result.onTimeout(() -> { log.info("timeout callback"); return "timeout callback"; }); result.onCompletion(() -> log.info("finish callback")); return result;}
这里额外提一下,WebAsyncTask可以配置一个超时时间,这里配置的超时时间比全局配置的超时时间优先级都高(会覆盖全局配置的超时时间)。
DeferredResult使用方式与Callable类似,但在返回结果时不一样,它返回的时实际结果可能没有生成,实际的结果可能会在另外的线程里面设置到DeferredResult中去。
//定义一个全局的变量,用来存储DeferredResult对象private Map<String, DeferredResult<String>> deferredResultMap = new ConcurrentHashMap<>();@GetMapping("/testDeferredResult")public DeferredResult<String> testDeferredResult(){ DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>(); deferredResultMap.put("test", deferredResult); return deferredResult;}
如果调用以上接口,会发现客户端的请求一直是在pending状态——等待后端响应。这里,我简单的将该接口返回的DeferredResult对象存放在了一个Map集合中,实际应用中可以设计一个对象管理器来统一管理这些个对象。
注意:要考虑定时轮询(或其他方式)这些对象,将已经处理过或无效的DeferredResult对象清理掉(DeferredResult.isSetOrExpired方法可以判断是否还有效),避免内存泄露。
这里我又写了一个接口,模拟:
@GetMapping("/testSetDeferredResult")public String testSetDeferredResult() throws InterruptedException { DeferredResult<String> deferredResult = deferredResultMap.get("test"); boolean flag = deferredResult.setResult("testSetDeferredResult"); if(!flag){ log.info("结果已经被处理,此次操作无效"); } return "ok";}
其他线程修改DeferredResult的值:首先是从之前存放DeferredResult的map中拿到DeferredResult的值,然后设置它的返回值。当执行deferredResult.setResult之后,可以看到之前pending状态的接口完成了响应,得到的结果,就是这里设置的值。
这里也额外说下:在返回DeferredResult时也可以设置超时时间,这个时间的优先级也是大于全局设置的。另外,判断DeferredResult是否有效,只是一个简单的判断,实际中判断有效的并不一定是有效的(比如:客户端取消了请求,服务端是不知道的),但是一般判断为无效的,那肯定是无效了。
DeferredResult 处理过程如下:
异步请求,不会一直占用请求的主线程(tomcat容器中处理请求的线程),而是通过一个其他的线程来处理异步任务。也正是如此,在相同的最大请求数配置下,异步请求由于迅速的释放了主线程,所以才能提高吞吐量。
这里提到一个其他线程,那么这个其他线程我们一般都不适用默认的,都是根据自身情况提供一个线程池供异步请求使用:(我给的参数都是测试用的,实际中不可照搬)。
@Bean("mvcAsyncTaskExecutor")public AsyncTaskExecutor asyncTaskExecutor() { ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor(); // 线程池维护线程的最少数量 // asyncServiceExecutor.setCorePoolSize(Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1); executor.setCorePoolSize(5); // 线程池维护线程的最大数量 executor.setMaxPoolSize(10); // 线程池所使用的缓冲队列 executor.setQueueCapacity(10); // asyncServiceExecutor.prefersShortLivedTasks(); executor.setThreadNamePrefix("fyk-mvcAsyncTask-Thread-"); asyncServiceExecutor.setBeanName("TaskId" + taskId); // asyncServiceExecutor.setKeepAliveSeconds(20); //调用者执行 // asyncServiceExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()); // 线程全部结束才关闭线程池 executor.setWaitForTasksToCompleteOnShutdown(true); // 如果超过60s还没有销毁就强制销毁,以确保应用最后能够被关闭,而不是阻塞住 executor.setAwaitTerminationSeconds(30); executor.initialize(); return executor;}
把这个线程池配置设置到异步请求配置中:
@Configurationpublic class FykWebMvcConfigurer implements WebMvcConfigurer { @Autowired @Qualifier("mvcAsyncTaskExecutor") private AsyncTaskExecutor asyncTaskExecutor; @Override public void configureAsyncSupport(AsyncSupportConfigurer configurer) { //异步操作的超时时间,值为0或者更小,表示永不超时 configurer.setDefaultTimeout(60001); configurer.setTaskExecutor(asyncTaskExecutor); }}
异步请求能提高吞吐量,这个是建立在相同配置(这里的配置指的是:最大连接数、最大工作线程数)的情况下。因此并不是说任何接口都可以使用异步请求。比如:一个请求是进行大量的计算(总之就是在处理这个请求的业务方法时CPU是没有休息的),这种情况使用异步请求就没有多大意义了,因为这时的异步请求只是把一个任务从tomcat的工作线程搬到了另一个线程罢了。
直接调大最大工作线程数配置也能到达要求。所以,真正使用异步请求的场景应该是该请求的业务代码中,大量的时间CPU是休息的(比如:在业务代码中请求其他系统的接口,在其他系统响应之前,CPU是阻塞等待的),这个时候使用异步请求,就可以释放tomcat的工作线程,让释放的工作线程可以处理其他的请求,从而提高吞吐量。
由于异步请求增加了更多的线程切换(同步请求是同一个工作线程一直处理),所以理论上会增加接口的耗时。但,这个耗时很短很短。
本文链接:http://www.28at.com/showinfo-26-112714-0.htmlSpringBoot异步接口实现:提高系统的吞吐量
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