SpringMVC异步处理的 5 种方式

SpringMVC异步处理的 5 种方式

Spring MVC 处理异步请求的主要原因是提高 Web 应用的性能和可扩展性,特别是在处理长时间运行的任务或需要等待外部资源(如数据库查询、远程服务调用等)时。以下是一些具体原因和优势:

优势

1. 资源利用效率

在传统的同步请求处理中,服务器在处理请求时会占用一个线程直到请求完成。对于长时间运行的任务,这会导致线程被长时间占用,影响服务器的并发处理能力。通过异步请求处理,服务器在等待任务完成时可以释放线程资源,使其能够处理更多的请求,从而提高整体的资源利用效率。

2. 提高并发能力

异步请求处理能够显著提高服务器的并发处理能力。对于高并发的 Web 应用,特别是需要处理大量长时间运行任务的应用,异步处理能够有效减少线程阻塞,提高服务器的吞吐量和响应能力。

3. 改善用户体验

异步处理能够在后台执行长时间运行的任务,而不会阻塞主线程,从而可以更快地响应用户请求。这对于需要快速响应的 Web 应用来说,能够显著改善用户体验。

4. 支持长轮询和推送技术

异步请求处理是实现长轮询(long polling)和服务器推送(server push)技术的基础。通过这些技术,服务器可以在有新数据时主动推送给客户端,而不是让客户端频繁轮询服务器,从而减少网络开销和延迟,提高实时性。

5. 更好的架构设计

通过异步请求处理,可以将长时间运行的任务和短时间运行的任务解耦,采用更灵活的架构设计。这样可以更容易地实现负载均衡和任务调度,提高系统的可维护性和扩展性。

长连接的实现,用到了 servlet 的异步处理。异步处理最大的好处是可以提高并发量,不阻塞当前线程。其实 Spring MVC 也支持了异步处理,本文记录下相关的技术点。

异步处理 demo

如果要启用异步返回,需要开启 @EnableAsync。如下的代码中,使用 DeferredResult 进行异步处理。

请求进来后,首先创建 DeferredResult 对象,设置超时时间为 60 秒。然后指定 DeferredResult 在异步完成和等待超时时的回调。同步的处理只需要创建异步任何,然后返回 DeferredResult 即可。这样 Spring MVC 处理完此次请求后,不会立即返回 response 给客户端,会一直等待 DeferredResult 处理完成。如果 DeferredResult 没有在 60 秒内处理完成,就会触发超时,然后返回 response 给客户端。

@RequestMapping(value = "/async/demo")
public DeferredResult<String> async(){// 创建 DeferredResult,设置超时时间 60sDeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>((long)60 * 1000);String uuid = UUID.randomUUID().toString();Runnable callback = () -> manager.remove(deferredResult, uuid);// 设置完成和超时的回调deferredResult.onCompletion(callback);deferredResult.onTimeout(callback);// 创建异步任务manager.addAsyncTask(deferredResult, uuid);// 同步返回 DeferredResultreturn deferredResult;
}

对于异步任务来说,需要持有 DeferredResult 对象。在异步处理结束时,需要手动调用 DeferredResult.setResult 完成输出。调用 setResult 时,数据输出写到客户端,然后触发异步完成事件执行回调。

task.getDeferredResult().setResult(ConfigJsonUtils.toJsonString(map));

使用 DeferredResult 进行异步处理

DeferredResult 这个类代表延迟结果。DeferredResult 可以用在异步任务中,其他线程能够获取 DeferredResult 并设置 DeferredResult 的返回数据。通常可以使用线程池、队列等配合 DeferredResult 实现异步处理。

根据官方描述,Spring MVC 处理流程如下:

  1. 把 controller 返回的 DeferredResult 保存在内存队列或集合当中;
  2. Spring MVC 调用 request.startAsync(),开启异步;
  3. DispatcherServlet 和所有的 Filter 退出当前请求线程;
  4. 业务应用在异步线程中设置 DeferredResult 的返回值,Spring MVC 会再次发送请求;
  5. DispatcherServlet 再次被调用,并使用 DeferredResult 的返回值;

使用 Callable 进行异步处理

使用 Callable 进行异步处理与 DeferredResult 类似。不同的是,Callable 会交给系统指定的 TaskExecutor 执行。

根据官方描述,Spring MVC 处理流程如下:

  1. controller 返回 Callable;
  2. Spring MVC 调用 request.startAsync(),开启异步,提交 Callable 到一个任务线程池;
  3. DispatcherServlet 和所有的 Filter 退出当前请求线程;
  4. 业务应用在异步线程中返回值,Spring MVC 会再次发送请求;
  5. DispatcherServlet 再次被调用,并使用 Callable 的返回值;
@RequestMapping(value = "/async/demo")
public Callable<String> async(){Callable<String> callable = () -> String.valueOf(System.currentTimeMillis());// 同步返回return callable;
}

使用 ListenableFuture 进行异步处理

ListenableFuture 作为返回值,与 DeferredResult 类似。也需要使用者自行处理异步线程,但不支持超时、完成回调,需要自行处理。

@RequestMapping(value = "/async/demo")
public ListenableFuture<String> async(){ListenableFutureTask<String> ListenableFuture= new ListenableFutureTask<>(() -> {return String.valueOf(System.currentTimeMillis());});Executors.newSingleThreadExecutor().submit(ListenableFuture);return ListenableFuture;
}

使用 ResponseBodyEmitter 进行异步处理

DeferredResult 和 Callable 都只能返回一个异步值。如果需要返回多个对象,就要使用 ResponseBodyEmitter。返回的每个对象都会被 HttpMessageConverter 处理并写回输出流。如果希望设置更多返回数据,如 header、status 等,可以把 ResponseBodyEmitter 作为 ResponseEntity 的实体数据返回。

@RequestMapping("/async/responseBodyEmitter")
public ResponseBodyEmitter responseBodyEmitter(){ResponseBodyEmitter responseBodyEmitter=new ResponseBodyEmitter();Executors.newSingleThreadExecutor().submit(() -> {try {responseBodyEmitter.send("demo");responseBodyEmitter.send("test");responseBodyEmitter.complete();} catch (Exception ignore) {}});return responseBodyEmitter;

使用 StreamingResponseBody 进行异步处理

如果希望跳过返回值的自动转换,直接把输出流写入 OutputStream,可以使用 StreamingResponseBody。也可以作为 ResponseEntity 的实体数据返回。

@RequestMapping("/async/streamingResponseBody")
public StreamingResponseBody streamingResponseBody(){StreamingResponseBody streamingResponseBody = outputStream -> {Executors.newSingleThreadExecutor().submit(() -> {try {outputStream.write("<html>streamingResponseBody</html>".getBytes());} catch (IOException ignore) {}});};return streamingResponseBody;
}

各种处理方式的对比

以上几种异步处理方式各有差异,需要按需取舍。对比如下。

可返回次数数据转换回调线程池
DeferredResult1 次完成、超时自行处理
Callable1 次系统处理
ListenableFuture1 次自行处理
ResponseBodyEmitter多次自行处理
StreamingResponseBody多次自行处理

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