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# Spring Boot Async
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## Spring Executor和Scheduler的自动配置
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当当前上下文中没有Executor类型的bean对象时，spring boot会自动配置一个ThreadPoolTaskExecutor类型的bean对象，并且将该bean对象和异步task执行（@EnableAsync）和spring mvc异步请求处理关联在一起。
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该默认创建的ThreadPoolTaskExecutor默认使用8个核心线程，并且线程数量可以根据负载动态的增加或者减少。
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可以通过如下方式对ThreadPoolTaskExecutor进行配置：
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```properties
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# 该线程池最多含有16个线程
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spring.task.execution.pool.max-size=16
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# 有有界队列存放task，上限为100
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spring.task.execution.pool.queue-capacity=100
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# 当线程空闲10s（默认60s）时会进行回收
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spring.task.execution.pool.keep-alive=10s
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# 设置核心线程数量
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spring.task.execution.pool.core-size=8
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```
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如果使用@EnableScheduling，一个ThreadPoolTaskScheduler也可以被配置。该线程池默认使用一个线程，但是也可以动态设置：
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```properties
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spring.task.scheduling.thread-name-prefix=scheduling-
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spring.task.scheduling.pool.size=2
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```
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## Task Execution and Scheduling
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Spring通过TaskExecutor和TaskScheduler接口为task的异步执行和调度提供了抽象。
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### Task Execution Abstraction
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Executor对应的是JDK中线程池的概念。在Spring中，TaskExecutor接口和java.util.concurrent.Executor接口相同，该接口中只有一个execute方法（execute(Runnable task))，接受一个task。
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### TaskExecutor接口的实现种类
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Spring中包含许多预制的TaskExecutor实现类，该实现类如下：
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- SyncTaskExecutor:该实现类不会执行异步的调用，所有任务的执行都会发生在调用该executor的线程中。（通常使用在不需要多线程的场景）
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- SimpleAsyncTaskExecutor：该实现类不会复用任何的线程，相反的，对于每次调用该executor，都会使用一个全新的线程。但是，该实现类的确支持对并发数量的限制，该executor会阻塞任何超过并发数量限制的调用，直到slot被释放为止。（SimpleAsyncTaskExecutor并不支持池化技术）
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- ConcurrentTaskExecutor：该实现类是java.util.concurrent.Executor实例的adapter，其可以将java.util.concurrent.Executor实例的配置参数以bean properties的形式暴露。（当ThreadPoolTaskExecutor的灵活性无法满足需求时，可以使用ConcurrentTaskExecutor）
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- ThreadPoolTaskExecutor：该实现类型是最广泛被使用的。该实现类可以通过bean properties来配置java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor实例，并且将该实例wrap在TaskExecutor实例中。当想要使用另一种java.util.concurrent.Executor时，可以使用ConcurrentTaskExecutor。
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- DefaultManagedTaskExecutor：该实现使用了通过JNDI获取的ManagedExecutorService
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### TaskExecutor的使用
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在springboot中，当使用@EnableAsync时，可以通过配置ThreadPoolExecutor的bean properties来配置线程池的核心线程数和最大线程数等属性。
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```properties
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# 该线程池最多含有16个线程
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spring.task.execution.pool.max-size=16
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# 有有界队列存放task，上限为100
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spring.task.execution.pool.queue-capacity=100
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# 当线程空闲10s（默认60s）时会进行回收
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spring.task.execution.pool.keep-alive=10s
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# 设置核心线程数量
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spring.task.execution.pool.core-size=8
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```
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## Spring TaskScheduler Abstraction
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为了在特定的时间点执行task，Spring引入了TaskScheduler接口，接口定义如下：
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```java
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public interface TaskScheduler {
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ScheduledFuture schedule(Runnable task, Trigger trigger);
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ScheduledFuture schedule(Runnable task, Instant startTime);
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ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, Instant startTime, Duration period);
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ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, Duration period);
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ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, Instant startTime, Duration delay);
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ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, Duration delay);
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```
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> scheduleAtFixedRate和scheduleAtFixedDelay区别：
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> - fixed rate：表示两个task执行开始时间的间隔
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> - fixed delay：表示上一个task结束时间和下一个task开始时间的间隔
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>
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> 实例如下：
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> - fixed rate：TTWWWTTTWWT...(开始时间间隔为5)
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> - fixed delay：TTWWWWWTTTTWWWWWTTTTTTTWWWWWT...(上次结束和下次开始之间的间隔为5)
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>
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> **通常，TaskScheduler默认情况下是单线程执行的，故而fixed rate执行时，如果一个Task执行时间超过period时，在当前task执行完成之前，下一个task并不会开始执行。下一个task会等待当前task执行完成之后立马执行。**
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### Trigger接口
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Trigger接口的核心理念是下次执行事件由上次执行的结果决定。上次执行的结果存储在TriggerContext中。
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Trigger接口如下：
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```java
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public interface Trigger {
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Date nextExecutionTime(TriggerContext triggerContext);
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}
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```
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TriggerContext接口如下：（其具有默认的实现类SimpleTriggerContext）
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```java
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public interface TriggerContext {
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Date lastScheduledExecutionTime();
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Date lastActualExecutionTime();
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Date lastCompletionTime();
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}
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```
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### Trigger实现类
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Spring为Trigger提供了两个实现类，其中CronTrigger允许task的调度按照cron expression来执行（类似linux中的crond）。
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```java
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scheduler.schedule(task, new CronTrigger("0 15 9-17 * * MON-FRI"));
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```
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Spring的另一个Trigger实现是PeriodicTrigger，其接受一个固定的period期间，一个可选的初始delay值，并接收一个boolean值标识该period是fixed-rate还是fixed-delay。
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### TaskScheduler实现类
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如果不需要外部的线程管理，可以使用spring提供的ThreadPoolTaskScheduler，其会将任务委托给ScheduledExecutorService来提供bean-properties形式的配置。
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## 对任务调度和异步执行的注解支持
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Spring同时对任务调度和异步方法的执行提供注解支持。
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### 启用Scheduling注解
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想要启用@Async和@Scheduled注解，必须将@EnableAsync注解和@EnableScheduling注解添加到一个@Configuration类上。
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```java
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@Configuration
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@EnableAsync
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@EnableScheduling
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public class AppConfig {
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}
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```
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> **@Async注解的实现是通过proxy模式来实现的，故而如果在类内部调用位于同一个类中的@Async方法，那么代理拦截会失效，此时调用的@Async方法将会同步执行而非异步执行**
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> @Async可以接收一个value值，用于指定目标的执行器（Executor或TaskExecutor的beanName）
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### @Scheduled注解
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在将@Scheduled注解标注到方法时，可以为其指定一个trigger的元数据，使用示例如下：
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```java
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@Scheduled(fixedDelay = 5000)
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public void doSomething() {
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// something that should run periodically
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}
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```
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> 默认情况下，fixedDelay、fixedRate、initialDelay的时间单位都是ms，可以指定timeUnit来指定其他的时间单位：
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> ```java
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> @Scheduled(fixedDelay = 5, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
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> public void doSomething() {
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> // something that should run periodically
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> }
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> ```
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可以为@Scheduled注解使用cron表达式
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```java
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@Scheduled(cron="*/5 * * * * MON-FRI")
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public void doSomething() {
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// something that should run on weekdays only
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}
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```
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### @Async注解
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通过为方法指定@Async注解，可以让该方法异步执行，该方法的执行通过TaskExecutor。
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```java
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@Async
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void doSomething() {
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// this will be run asynchronously
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}
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```
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可以为@Async标注的方法指定参数和返回值，但是异步方法的返回值只能为void或是Future类型。
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在该异步方法的调用方调用返回Future实例的get方法之前，调用方仍然能够执行其他操作，异步方法的执行位于TaskExecutor的线程中。
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```java
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@Async
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Future<String> returnSomething(int i) {
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// this will be run asynchronously
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}
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```
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不能将@Async注解和生命周期回调（例如@PostConstruct）进行混用，如果想要异步的初始化bean对象，需要按照如下方法：
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```java
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public class SampleBeanImpl implements SampleBean {
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@Async
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void doSomething() {
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// ...
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}
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}
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public class SampleBeanInitializer {
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private final SampleBean bean;
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public SampleBeanInitializer(SampleBean bean) {
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this.bean = bean;
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}
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@PostConstruct
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public void initialize() {
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bean.doSomething();
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}
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}
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``` |