Spring Boot + @Async 太好用了，助你大大提升 API 并发能力！

异步调用几乎是处理高并发Web应用性能问题的万金油，那么什么是“异步调用”？
“异步调用”对应的是“同步调用”，同步调用指程序按照定义顺序依次执行，每一行程序都必须等待上一行程序执行完成之后才能执行；异步调用指程序在顺序执行时，不等待异步调用的语句返回结果就执行后面的程序。
同步调用

下面通过一个简单示例来直观的理解什么是同步调用：
定义Task类，创建三个处理函数分别模拟三个执行任务的操作，操作消耗时间随机取（10秒内）

1. @Component
2. public class Task {
4.     public static Random random =new Random();
6.     public void doTaskOne() throws Exception {
7.         System.out.println("开始做任务一");
8.         long start = System.currentTimeMillis();
9.         Thread.sleep(random.nextInt(10000));
10.         long end = System.currentTimeMillis();
11.         System.out.println("完成任务一，耗时：" + (end - start) + "毫秒");
12.     }
14.     public void doTaskTwo() throws Exception {
15.         System.out.println("开始做任务二");
16.         long start = System.currentTimeMillis();
17.         Thread.sleep(random.nextInt(10000));
18.         long end = System.currentTimeMillis();
19.         System.out.println("完成任务二，耗时：" + (end - start) + "毫秒");
20.     }
22.     public void doTaskThree() throws Exception {
23.         System.out.println("开始做任务三");
24.         long start = System.currentTimeMillis();
25.         Thread.sleep(random.nextInt(10000));
26.         long end = System.currentTimeMillis();
27.         System.out.println("完成任务三，耗时：" + (end - start) + "毫秒");
28.     }
30. }

复制代码

在单元测试用例中，注入Task对象，并在测试用例中执行doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三个函数。

1. @RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
2. @SpringApplicationConfiguration(classes = Application.class)
3. public class ApplicationTests {
5.     @Autowired
6.     private Task task;
8.     @Test
9.     public void test() throws Exception {
10.         task.doTaskOne();
11.         task.doTaskTwo();
12.         task.doTaskThree();
13.     }
15. }

复制代码

执行单元测试，可以看到类似如下输出：

1. 开始做任务一
2. 完成任务一，耗时：4256毫秒
3. 开始做任务二
4. 完成任务二，耗时：4957毫秒
5. 开始做任务三
6. 完成任务三，耗时：7173毫秒

复制代码

任务一、任务二、任务三顺序的执行完了，换言之doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三个函数顺序的执行完成。
异步调用

上述的同步调用虽然顺利的执行完了三个任务，但是可以看到执行时间比较长，若这三个任务本身之间不存在依赖关系，可以并发执行的话，同步调用在执行效率方面就比较差，可以考虑通过异步调用的方式来并发执行。
在Spring Boot中，我们只需要通过使用@Async注解就能简单的将原来的同步函数变为异步函数，Task类改在为如下模式：

1. @Component
2. public class Task {
4.     @Async
5.     public void doTaskOne() throws Exception {
6.         // 同上内容，省略
7.     }
9.     @Async
10.     public void doTaskTwo() throws Exception {
11.         // 同上内容，省略
12.     }
14.     @Async
15.     public void doTaskThree() throws Exception {
16.         // 同上内容，省略
17.     }
19. }

复制代码

为了让@Async注解能够生效，还需要在Spring Boot的主程序中配置@EnableAsync，如下所示：

1. @SpringBootApplication
2. @EnableAsync
3. public class Application {
5.     public static void main(String[] args) {
6.         SpringApplication.run(Application.class, args);
7.     }
9. }

复制代码

此时可以反复执行单元测试，您可能会遇到各种不同的结果，比如：

• 没有任何任务相关的输出
  
• 有部分任务相关的输出
  
• 乱序的任务相关的输出
  

原因是目前doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三个函数的时候已经是异步执行了。主程序在异步调用之后，主程序并不会理会这三个函数是否执行完成了，由于没有其他需要执行的内容，所以程序就自动结束了，导致了不完整或是没有输出任务相关内容的情况。

注：@Async所修饰的函数不要定义为static类型，这样异步调用不会生效

异步回调

为了让doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree能正常结束，假设我们需要统计一下三个任务并发执行共耗时多少，这就需要等到上述三个函数都完成调动之后记录时间，并计算结果。
那么我们如何判断上述三个异步调用是否已经执行完成呢？我们需要使用Future来返回异步调用的结果，就像如下方式改造doTaskOne函数：

1. @Async
2. public Future<String> doTaskOne() throws Exception {
3.     System.out.println("开始做任务一");
4.     long start = System.currentTimeMillis();
5.     Thread.sleep(random.nextInt(10000));
6.     long end = System.currentTimeMillis();
7.     System.out.println("完成任务一，耗时：" + (end - start) + "毫秒");
8.     return new AsyncResult<>("任务一完成");
9. }

复制代码

按照如上方式改造一下其他两个异步函数之后，下面我们改造一下测试用例，让测试在等待完成三个异步调用之后来做一些其他事情。

1. @Test
2. public void test() throws Exception {
4.     long start = System.currentTimeMillis();
6.     Future<String> task1 = task.doTaskOne();
7.     Future<String> task2 = task.doTaskTwo();
8.     Future<String> task3 = task.doTaskThree();
10.     while(true) {
11.         if(task1.isDone() && task2.isDone() && task3.isDone()) {
12.             // 三个任务都调用完成，退出循环等待
13.             break;
14.         }
15.         Thread.sleep(1000);
16.     }
18.     long end = System.currentTimeMillis();
20.     System.out.println("任务全部完成，总耗时：" + (end - start) + "毫秒");
22. }

复制代码

看看我们做了哪些改变：

• 在测试用例一开始记录开始时间
  
• 在调用三个异步函数的时候，返回Future类型的结果对象
  
• 在调用完三个异步函数之后，开启一个循环，根据返回的Future对象来判断三个异步函数是否都结束了。若都结束，就结束循环；若没有都结束，就等1秒后再判断。
  

跳出循环之后，根据结束时间 - 开始时间，计算出三个任务并发执行的总耗时。
执行一下上述的单元测试，可以看到如下结果：

1. 开始做任务一
2. 开始做任务二
3. 开始做任务三
4. 完成任务三，耗时：37毫秒
5. 完成任务二，耗时：3661毫秒
6. 完成任务一，耗时：7149毫秒
7. 任务全部完成，总耗时：8025毫秒

复制代码

可以看到，通过异步调用，让任务一、二、三并发执行，有效的减少了程序的总运行时间。
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