spring boot--使用异步请求，提高系统的吞吐量

2024-02-13 08:42:46

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

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：

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。

二、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：

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。

三、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：

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");
	}
}

码农公寓

前言：

一、使用Callable来实现

二、异步调用的另一种方式

三、Deferred方式实现异步调用

相关文章