深入浅出 Spring @Async 异步编程的艺术

一、异步编程

二、@Async 介绍

2.1 @Async 使用

三、@Async 原理

一、异步编程

在软件开发中，异步编程是非常关键的，尤其是构建高性能、高响应度的应用时。异步编程的主要优势在于它能够避免阻塞操作，提高程序的效率和用户体验。异步编程的应用场景：

在 Web 应用中，服务器可以处理多个请求，而无需等待耗时的操作完成，将耗时的操作进行异步处理。
高并发场景中，异步模型可以处理大量并发连接，而不会因为创建过多线程而导致系统资源耗尽。
使用消息队列进行异步处理，避免影响服务的性能。

而在 Spring 框架中，提供了 @Async 注解，一行代码就帮我们搞定了异步调用。Async 注解用起来简单高效，但是如果不对其底层实现做深入研究，难免有时候也会心生疑虑，甚至会因使用不当，遇见一些让人摸不着头脑的问题。

下面就来一起探讨下 @Async 注解。

二、@Async 介绍

@Async 是 Spring 框架中的一个注解，用于支持异步方法的执行。在 Spring 中，当你在一个类的方法上使用 @Async 注解时，Spring 会确保该方法在不同的线程中执行，而不是调用者所在的线程。这意味着方法的执行可以并行进行，从而提高了应用程序的性能，尤其是在处理耗时的任务时。

下面是 @Async 注解的源码，很简单，只有一个 value 属性，从源码上可以看出，这个注解可以应用在方法上，也可以应用在类上。

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface Async {/*** A qualifier value for the specified asynchronous operation(s).* <p>May be used to determine the target executor to be used when executing* the asynchronous operation(s), matching the qualifier value (or the bean* name) of a specific {@link java.util.concurrent.Executor Executor} or* {@link org.springframework.core.task.TaskExecutor TaskExecutor}* bean definition.* <p>When specified on a class-level {@code @Async} annotation, indicates that the* given executor should be used for all methods within the class. Method-level use* of {@code Async#value} always overrides any value set at the class level.* @since 3.1.2*/String value() default "";}

2.1 @Async 使用

@Async 的使用也很简单，只需要两步即可完成：

在配置类中首先添加 @EnableAsync 注解来启用异步支持。
在需要异步执行的方法上添加 @Async 注解。

通过以上两步就可以使用异步任务执行了，默认情况下，Spring 使用一个简单的线程池来执行异步任务，但是可以再 @Async 注解中指定一个参数来使用自定义的线程池，例如：

@Async("myThreadPoolTaskExecutor")
public void task() {// Method implementation...
}

三、@Async 原理

添加 @EnableAsync 注解后，服务启动时会触发一系列的配置和组件注册。@EnableAsync 部分源码如下：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(AsyncConfigurationSelector.class)
public @interface EnableAsync {}

通过 @Import 导入了 AsyncConfigrationSelector，AsyncConfigrationSelector 会根据配置模式创建一个 AsyncConfigure，有两种配置模式，分别创建两种不同的 AsyncConfigure。

PROXY：默认模式，使用 JDK 动态代理或 CGLIB 代理(取决于 proxyTargetClass 属性)。在这种模式下，AsyncConfigurationSelector 将会选择导入 ProxyAsyncConfiguration类，意味着将使用代理来拦截和处理异步方法调用。
ASPECTJ：如果应用程序使用了 AspectJ，在这种模式下，AsyncConfigurationSelector 选择导入一个与 AspectJ 相关的配置类。

具体源码如下：

public class AsyncConfigurationSelector extends AdviceModeImportSelector<EnableAsync> {private static final String ASYNC_EXECUTION_ASPECT_CONFIGURATION_CLASS_NAME ="org.springframework.scheduling.aspectj.AspectJAsyncConfiguration";@Override@Nullablepublic String[] selectImports(AdviceMode adviceMode) {switch (adviceMode) {case PROXY:return new String[] {ProxyAsyncConfiguration.class.getName()};case ASPECTJ:return new String[] {ASYNC_EXECUTION_ASPECT_CONFIGURATION_CLASS_NAME};default:return null;}}

下面再来看下 ProxyAsyncConfiguration 类中做了哪些工作

@Configuration
@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
public class ProxyAsyncConfiguration extends AbstractAsyncConfiguration {@Bean(name = TaskManagementConfigUtils.ASYNC_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)public AsyncAnnotationBeanPostProcessor asyncAdvisor() {Assert.notNull(this.enableAsync, "@EnableAsync annotation metadata was not injected");AsyncAnnotationBeanPostProcessor bpp = new AsyncAnnotationBeanPostProcessor();bpp.configure(this.executor, this.exceptionHandler);Class<? extends Annotation> customAsyncAnnotation = this.enableAsync.getClass("annotation");if (customAsyncAnnotation != AnnotationUtils.getDefaultValue(EnableAsync.class, "annotation")) {bpp.setAsyncAnnotationType(customAsyncAnnotation);}bpp.setProxyTargetClass(this.enableAsync.getBoolean("proxyTargetClass"));bpp.setOrder(this.enableAsync.<Integer>getNumber("order"));return bpp;}}

这个类的核心方法是创建 AsyncAnnotationBeanPostProcessor 实例，这是处理 @Async 注解的关键组件。它负责解析 @Async 注解，并将异步方法调用转换成异步执行。它是 Spring AOP 的一部分，通过实现 BeanPostProcessor 接口和 Advisor 接口，AsyncAnnotationBeanPostProcessor 可以在 Spring 容器初始化期间对 Bean 进行后处理，以及定义切面（Aspect）来拦截异步方法的调用。

AsyncAnnotationBeanPostProcessor 会创建一个 AsyncAnnotationAdvisor，这时一个切面，用于拦截带有 @Async 注解的方法。

public class AsyncAnnotationBeanPostProcessor extends AbstractBeanFactoryAwareAdvisingPostProcessor {@Overridepublic void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) {super.setBeanFactory(beanFactory);AsyncAnnotationAdvisor advisor = new AsyncAnnotationAdvisor(this.executor, this.exceptionHandler);if (this.asyncAnnotationType != null) {advisor.setAsyncAnnotationType(this.asyncAnnotationType);}advisor.setBeanFactory(beanFactory);this.advisor = advisor;}}

AsyncAnnotationAdvisor 中包含了 Advice，即 AnnotationAsyncExecutionInterceptor。