异步重试_异步重试模式

异步重试

当您有一段经常失败且必须重试的代码时，此Java 7/8库提供了丰富且简洁的API以及针对此问题的快速且可扩展的解决方案：

ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
RetryExecutor executor = new AsyncRetryExecutor(scheduler).retryOn(SocketException.class).withExponentialBackoff(500, 2).     //500ms times 2 after each retrywithMaxDelay(10_000).               //10 secondswithUniformJitter().                //add between +/- 100 ms randomlywithMaxRetries(20);

现在，您可以运行任意代码块，并且库将为您重试该代码块，以防它抛出SocketException ：

final CompletableFuture<Socket> future = executor.getWithRetry(() ->new Socket("localhost", 8080)
);future.thenAccept(socket ->System.out.println("Connected! " + socket)
);

请仔细看！ getWithRetry()不会阻止。它立即返回CompletableFuture并异步调用给定的函数。您可以一次收听该Future甚至是多个Future ，并同时进行其他工作。因此，这段代码的作用是：尝试连接到localhost:8080 ，如果由于SocketException失败，它将在500毫秒后重试（带有一些随机抖动），每次重试后的延迟加倍，但不超过10秒。

等效但更简洁的语法：

executor.getWithRetry(() -> new Socket("localhost", 8080)).thenAccept(socket -> System.out.println("Connected! " + socket));

这是您可能期望的示例输出：

TRACE | Retry 0 failed after 3ms, scheduled next retry in 508ms (Sun Jul 21 21:01:12 CEST 2013)
java.net.ConnectException: Connection refusedat java.net.PlainSocketImpl.socketConnect(Native Method) ~[na:1.8.0-ea]//...TRACE | Retry 1 failed after 0ms, scheduled next retry in 934ms (Sun Jul 21 21:01:13 CEST 2013)
java.net.ConnectException: Connection refusedat java.net.PlainSocketImpl.socketConnect(Native Method) ~[na:1.8.0-ea]//...TRACE | Retry 2 failed after 0ms, scheduled next retry in 1919ms (Sun Jul 21 21:01:15 CEST 2013)
java.net.ConnectException: Connection refusedat java.net.PlainSocketImpl.socketConnect(Native Method) ~[na:1.8.0-ea]//...TRACE | Successful after 2 retries, took 0ms and returned: Socket[addr=localhost/127.0.0.1,port=8080,localport=46332]Connected! Socket[addr=localhost/127.0.0.1,port=8080,localport=46332]

想象一下，您连接到两个不同的系统，一个系统速度很慢，第二个系统不可靠并且经常失败：

CompletableFuture<String> stringFuture = executor.getWithRetry(ctx -> unreliable());
CompletableFuture<Integer> intFuture = executor.getWithRetry(ctx -> slow());stringFuture.thenAcceptBoth(intFuture, (String s, Integer i) -> {//both done after some retries
});

当缓慢而又不可靠的系统最终没有任何失败地进行答复时，异步执行thenAcceptBoth()回调。类似地（使用CompletableFuture.acceptEither() ），您可以同时异步调用两个或多个不可靠的服务器，并在重试几次后第一个成功时会收到通知。

我对此不够强调–重试是异步执行的，并且有效地使用了线程池，而不是盲目地睡眠。

基本原理

通常我们被迫重试给定的代码段，因为它失败了，我们必须再次尝试，通常会稍有延迟以节省CPU。这项要求非常普遍，并且很少有现成的通用实现，其中RetryTemplate是通过RetryTemplate类在Spring Batch中提供重试支持。但是几乎没有其他类似的方法（ [1] ， [2] ）。所有这些尝试（我敢打赌，你们中的许多人自己都实现了类似的工具！）遇到了同样的问题-它们正在阻塞，从而浪费了大量资源，并且扩展性不好。

这本身并不坏，因为它使编程模型更加简单-库负责重试，而您只需要等待比平常更长的返回值即可。但是，这不仅会造成泄漏的抽象（由于重试和延迟，通常非常快的方法突然变得很慢），而且浪费了宝贵的线程，因为此类工具将在重试之间花费大部分时间。因此
创建了Async-Retry实用程序，该实用程序针对Java 8 （现有Java 7 backport ）并解决了上述问题。

主要的抽象是RetryExecutor ，它提供了简单的API：

public interface RetryExecutor {CompletableFuture<Void> doWithRetry(RetryRunnable action);<V> CompletableFuture<V> getWithRetry(Callable<V> task);<V> CompletableFuture<V> getWithRetry(RetryCallable<V> task);<V> CompletableFuture<V> getFutureWithRetry(RetryCallable<CompletableFuture<V>> task);
}

不必担心RetryRunnable和RetryCallable –为方便起见，它们允许使用已检查的异常，并且在大多数情况下，无论如何我们都会使用lambda表达式。

请注意，它返回CompletableFuture 。我们不再假装调用错误方法很快。如果库遇到异常，它将使用预先配置的退避延迟重试我们的代码块。调用时间将从几毫秒飞涨到几秒钟。 CompletableFuture清楚地表明了这一点。而且，它不是愚蠢的java.util.concurrent.Future我们都知道– Java 8中的CompletableFuture非常强大，最重要的是–默认情况下是非阻塞的。

如果您毕竟需要阻止结果，只需在Future对象上调用.get() 。

基本API

该API非常简单。您提供了一个代码块，该库将多次运行它，直到它正常返回为止，而不是引发异常。它也可能在重试之间设置可配置的延迟：

RetryExecutor executor = //...executor.getWithRetry(() -> new Socket("localhost", 8080));

一旦成功连接到localhost:8080将解析返回的CompletableFuture<Socket> 。（可选）我们可以使用RetryContext来获取额外的上下文，例如当前正在执行的重试：

executor.getWithRetry(ctx -> new Socket("localhost", 8080 + ctx.getRetryCount())).thenAccept(System.out::println);

此代码比看起来更聪明。在第一次执行期间ctx.getRetryCount()返回0 ，因此我们尝试连接到localhost:8080 。如果失败，则下一次重试将尝试localhost:8081 （ 8080 + 1 ），依此类推。而且，如果您意识到所有这些都是异步发生的，那么您可以扫描多台计算机的端口，并收到有关每个主机上第一个响应端口的通知：

Arrays.asList("host-one", "host-two", "host-three").stream().forEach(host ->executor.getWithRetry(ctx -> new Socket(host, 8080 + ctx.getRetryCount())).thenAccept(System.out::println));

对于每个主机， RetryExecutor将尝试连接到端口8080，并尝试使用更高的端口。

getFutureWithRetry()需要特别注意。我想重试已经返回CompletableFuture<V> ：例如异步HTTP调用的结果：

private CompletableFuture<String> asyncHttp(URL url) { /*...*/}//...final CompletableFuture<CompletableFuture<String>> response = executor.getWithRetry(ctx -> asyncHttp(new URL("http://example.com")));

将asyncHttp()传递给getWithRetry()将产生CompletableFuture<CompletableFuture<V>> 。与它一起工作不仅很尴尬，而且还很麻烦。该库将仅调用asyncHttp()并仅在失败时重试，但在返回时不重试
CompletableFuture<String>失败。解决方案很简单：

final CompletableFuture<String> response =executor.getFutureWithRetry(ctx ->asyncHttp(new URL("http://example.com")));

在这种情况下， RetryExecutor将理解从asyncHttp()返回的内容实际上只是一个Future并且将（异步）等待结果或失败。该库功能更强大，因此让我们深入了解：

配置选项

通常，您可以配置两个重要因素： RetryPolicy ，用于控制是否应进行下一次重试；以及Backoff （可以有选择地增加后续重试之间的延迟）。

默认情况下， RetryExecutor在每个Throwable上无限重复用户任务，并在RetryExecutor重试之间增加1秒的延迟。

创建

RetryExecutor默认实现是AsyncRetryExecutor ，您可以直接创建：

ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();RetryExecutor executor = new AsyncRetryExecutor(scheduler);//...scheduler.shutdownNow();

唯一需要的依赖项是JDK的标准ScheduledExecutorService 。在许多情况下，一个线程就足够了，但是如果您要同时处理数百个或更多任务的重试，请考虑增加池大小。

注意， AsyncRetryExecutor不会关闭ScheduledExecutorService 。这是一个有意识的设计决策，将在后面进行解释。

AsyncRetryExecutor几乎没有其他构造函数，但是在大多数情况下，更改类的行为最方便的方法是with*()方法链接调用。您将看到大量以此方式编写的示例。稍后，我们将仅使用executor引用而不定义它。假设它是RetryExecutor类型。

重试政策

例外情况

默认情况下，从用户任务抛出的每个Throwable （特殊AbortRetryException除外）都会导致重试。显然，这是可配置的。例如，在JPA中，您可能想重试由于OptimisticLockException而失败的事务-但其他所有异常都应立即失败：

executor.retryOn(OptimisticLockException.class).withNoDelay().getWithRetry(ctx -> dao.optimistic());

其中dao.optimistic()可能会引发OptimisticLockException 。在这种情况下，您可能不希望重试之间有任何延迟，以后再说。如果您不喜欢在每个Throwable上重试的默认设置，只需使用retryOn()来限制它：

executor.retryOn(Exception.class)

当然，也可能需要相反的做法–中止重试并在抛出某些异常的情况下立即失败而不是重试。就这么简单：

executor.abortOn(NullPointerException.class).abortOn(IllegalArgumentException.class).getWithRetry(ctx -> dao.optimistic());

显然，您不想重试NullPointerException或IllegalArgumentException因为它们指示编程错误，而不是瞬时失败。最后，您可以结合使用重试和中止策略。如果发生任何retryOn()异常（或子类），则用户代码将重试，除非它应该abortOn()指定的异常。例如，我们想重试每个IOException或SQLException但是如果遇到FileNotFoundException或java.sql.DataTruncation （顺序无关），则中止：

executor.retryOn(IOException.class).abortIf(FileNotFoundException.class).retryOn(SQLException.class).abortIf(DataTruncation.class).getWithRetry(ctx -> dao.load(42));

如果这还不够，您可以提供将在每次失败时调用的自定义谓词：

executor.abortIf(throwable ->throwable instanceof SQLException &&throwable.getMessage().contains("ORA-00911"));

最大重试次数

中断重试“循环”的另一种方法（请记住此过程是异步的，没有阻塞循环）是通过指定最大重试次数：

executor.withMaxRetries(5)

在极少数情况下，您可能希望禁用重试，而几乎不利用异步执行。在这种情况下，请尝试：

executor.dontRetry()

重试之间的延迟（退避）

有时需要在失败后立即重试（请参阅OptimisticLockException示例），但是在大多数情况下，这是一个坏主意。如果您无法连接到外部系统，请稍等片刻，然后再尝试下一次尝试。您可以节省CPU，带宽和其他服务器的资源。但是有很多选择要考虑：

我们应该以固定的间隔重试还是增加每次失败后的延迟？
轮候时间是否应该有上限和下限？
我们是否应该添加随机“抖动”来延迟时间以及时分散许多任务的重试？

该库回答了所有这些问题。

重试间隔固定

默认情况下，每次重试之前都有1秒的等待时间。因此，如果初始尝试失败，则将在1秒后执行第一次重试。当然，我们可以将默认值更改为200毫秒：

executor.withFixedBackoff(200)

如果我们已经在此处，则默认情况下，执行用户任务后将应用退避。如果用户任务本身消耗一些时间，则重试的频率将降低。例如，重试延迟为RetryExecutor毫秒，而用户任务失败所需的平均时间约为50毫秒， RetryExecutor将每秒重试约4次（50毫秒+ RetryExecutor毫秒）。但是，如果要将重试频率保持在更可预测的水平，则可以使用fixedRate标志：

executor.withFixedBackoff(200).withFixedRate()

这类似于ScheduledExecutorService “固定速率”与“固定延迟”方法。顺便说一句，不要期望RetryExecutor会非常精确，这是最好的，但是在很大程度上取决于前面提到的ScheduledExecutorService准确性。

重试之间的间隔呈指数增长

它可能是一个活跃的研究主题，但是总的来说，您可能希望随着时间的推移扩展重试延迟，假设如果用户任务多次失败，我们应该减少尝试次数。例如，假设我们从100ms的延迟开始，直到进行第一次重试为止，但是如果该尝试也失败了，我们应该再等待两次（200ms）。再过400毫秒，800毫秒……您就会明白：

executor.withExponentialBackoff(100, 2)

这是一个指数函数，可以快速增长。因此，将最大退避时间设置在某个合理的水平（例如10秒）非常有用：

executor.withExponentialBackoff(100, 2).withMaxDelay(10_000)      //10 seconds

随机抖动

在严重停机期间经常观察到的一种现象是系统趋于同步。想象一个繁忙的系统突然停止响应。成百上千的请求失败并被重试。这取决于您的退避，但默认情况下，所有这些请求都会在一秒钟后重试，而一秒钟会产生大量流量。最后，此类故障会传播到其他系统，这些系统又会进行同步。

为避免此问题，随着时间的推移扩展重试，使负载平坦化是很有用的。一个简单的解决方案是添加随机抖动来延迟时间，以便并非所有请求都计划在完全相同的时间重试。您可以在均匀抖动（随机值从-100ms到100ms）之间进行选择：

executor.withUniformJitter(100)     //ms

…和比例抖动，将延迟时间乘以随机因子，默认情况下为0.9到1.1（10％）：

executor.withProportionalJitter(0.1)        //10%

您还可以对延迟时间设置严格的下限，以避免安排较短的重试时间：

executor.withMinDelay(50)   //ms

实施细节

该库是在考虑Java 8的情况下构建的，以利用lambda和新的CompletableFuture抽象（但存在具有Guava依赖项的Java 7 port ）。它在下面使用ScheduledExecutorService来运行任务并计划将来的重试-这样可以最大程度地利用线程。

但是真正有趣的是，整个库是完全不变的，根本没有单个可变字段。起初这可能是违反直觉的，例如以以下简单代码示例为例：

ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();AsyncRetryExecutor first = new AsyncRetryExecutor(scheduler).retryOn(Exception.class).withExponentialBackoff(500, 2);AsyncRetryExecutor second = first.abortOn(FileNotFoundException.class);AsyncRetryExecutor third = second.withMaxRetries(10);

似乎所有with*()方法或retryOn() / abortOn()方法retryOn()现有执行程序变异。但是事实并非如此，每次配置更改都会创建一个新实例 ，而旧实例则保持不变。因此，例如，当first执行者将重试FileNotFoundException ， second和third执行者则不会。但是，它们都共享同一scheduler 。这就是AsyncRetryExecutor不关闭ScheduledExecutorService （甚至没有任何close()方法）的原因。由于我们不知道有多少个AsyncRetryExecutor副本指向同一调度程序，因此我们甚至不尝试管理其生命周期。但是，这通常不是问题（请参见下面的Spring集成 ）。

您可能想知道，为什么这么笨拙的设计决定？有以下三个原因：

在编写并发代码时，不变性可以大大降低多线程错误的风险。例如， RetryContext保留重试次数。但是，我们无需更改变量，而只需创建具有递增但final计数器的新实例（副本）。没有比赛条件或能见度。
如果给您现有的RetryExecutor几乎完全是您想要的，但是您需要进行一些细微调整，则只需调用executor.with...()并获取一个新副本。您不必担心使用同一执行程序的其他地方（请参阅： Spring集成以获取更多示例）
如今，功能编程和不可变数据结构非常流行。

注意： AsyncRetryExecutor 未标记为final ，您可以通过将其子类化并添加可变状态来打破不变性。请不要这样做，子类只允许更改行为。

依存关系

该库需要Java 8和SLF4J进行记录。 Java 7端口还取决于Guava 。

Spring整合

如果您即将在Spring中使用RetryExecutor ，请随时使用，但配置API可能对您不起作用。 Spring通过大量的设置来促进（或用于促进）可变服务的约定。在XML中，您定义bean并在其上调用setter（通过<property name="..."/> ）。该约定假定存在变异设置器。但是我发现这种方法在某些情况下容易出错并且违反直觉。

假设我们全局定义了org.springframework.transaction.support.TransactionTemplate bean并将其注入到多个位置。大。现在有一个请求，它的超时要求略有不同：

@Autowired
private TransactionTemplate template;

后来在同一个班级：

final int oldTimeout = template.getTimeout();
template.setTimeout(10_000);
//do the work
template.setTimeout(oldTimeout);

此代码在许多级别上都是错误的！首先，如果发生故障，我们将永远不会恢复oldTimeout 。好了， finally救了。但还要注意我们如何更改全局共享的TransactionTemplate实例。谁知道不知道更改配置的其他几个bean和线程将要使用它？

即使您确实想全局更改事务超时，也足够公平，但是这样做仍然是错误的方法。 private timeout字段不是volatile ，因此对其进行的更改对于其他线程可能可见，也可能不可见。真是一团糟！同样的问题出现在许多其他类（如JmsTemplate 。

你知道我要去哪里吗？只需创建一个不变的服务类，并在需要时通过创建副本来安全地对其进行调整。现在，使用此类服务同样简单：

@Configuration
class Beans {@Beanpublic RetryExecutor retryExecutor() {return new AsyncRetryExecutor(scheduler()).retryOn(SocketException.class).withExponentialBackoff(500, 2);}@Bean(destroyMethod = "shutdownNow")public ScheduledExecutorService scheduler() {return Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();}}

嘿! 进入21世纪，我们在Spring不再需要XML。 Bootstrap也很简单：

final ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(Beans.class);
final RetryExecutor executor = context.getBean(RetryExecutor.class);
//...
context.close();

如您所见，将现代的，不可变的服务与Spring集成非常简单。顺便说一句，如果您在设计自己的服务时没有准备好进行如此大的更改，请至少考虑构造函数注入。

到期

该库包含大量的单元测试。但是，尚未在任何生产代码中使用它，并且该API可能会更改。当然，我们鼓励您提交错误，功能请求和提取请求。它是在考虑到Java 8的情况下开发的，但是Java 7 backport存在一些更冗长的API和强制性Guava依赖关系（ ListenableFuture而不是
Java 8的CompletableFuture ）。

GitHub上的完整源代码。

参考：来自Java和社区博客的JCG合作伙伴 Tomasz Nurkiewicz的异步重试模式。