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Springboot使用異步請求提高系統(tǒng)的吞吐量詳解

 更新時間:2023年08月12日 09:41:34   作者:牛奮lch  
這篇文章主要介紹了Springboot使用異步請求提高系統(tǒng)的吞吐量詳解,和同步請求相對,異步不需要等待響應,隨時可以發(fā)送下一次請求,如果是同步請求,需要將信息填寫完整,再發(fā)送請求,服務器響應填寫是否正確,再做修改,需要的朋友可以參考下

前言:

在我們的實際生產中,常常會遇到下面的這種情況,某個請求非常耗時(大約5s返回),當大量的訪問該請求的時候,再請求其他服務時,會造成沒有連接使用的情況,造成這種現象的主要原因是,我們的容器(tomcat)中線程的數量是一定的,例如500個,當這500個線程都用來請求服務的時候,再有請求進來,就沒有多余的連接可用了,只能拒絕連接。

要是我們在請求耗時服務的時候,能夠異步請求(請求到controller中時,則容器線程直接返回,然后使用系統(tǒng)內部的線程來執(zhí)行耗時的服務,等到服務有返回的時候,再將請求返回給客戶端),那么系統(tǒng)的吞吐量就會得到很大程度的提升了。

當然,大家可以直接使用Hystrix的資源隔離來實現,今天我們的重點是spring mvc是怎么來實現這種異步請求的。

一、使用Callable來實現

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();
	}
	/**
	 * 異步調用restful
	 * 當controller返回值是Callable的時候,springmvc就會啟動一個線程將Callable交給TaskExecutor去處理
	 * 然后DispatcherServlet還有所有的spring攔截器都退出主線程,然后把response保持打開的狀態(tài)
	 * 當Callable執(zhí)行結束之后,springmvc就會重新啟動分配一個request請求,然后DispatcherServlet就重新
	 * 調用和處理Callable異步執(zhí)行的返回結果, 然后返回視圖
	 * 
	 * @return
	 */
	@GetMapping("/hello")
	public Callable<String> helloController() {
		logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 進入helloController方法");
		Callable<String> callable = new Callable<String>() {
			@Override
			public String call() throws Exception {
				logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 進入call方法");
				String say = hello.sayHello();
				logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 從helloService方法返回");
				return say;
			}
		};
		logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 從helloController方法返回");
		return callable;
	}
}

我們首先來看下上面這兩個請求的區(qū)別

下面這個是沒有使用異步請求的結果

2017-12-07 18:05:42.351  INFO 3020 --- [nio-8060-exec-5] c.travelsky.controller.HelloController   : http-nio-8060-exec-5 進入helloWorldController方法
2017-12-07 18:05:42.351  INFO 3020 --- [nio-8060-exec-5] com.travelsky.service.HelloService       : http-nio-8060-exec-5 進入sayHello方法!
2017-12-07 18:05:44.351  INFO 3020 --- [nio-8060-exec-5] c.travelsky.controller.HelloController   : http-nio-8060-exec-5 從helloWorldController方法返回

我們可以看到,請求從頭到尾都只有一個線程,并且整個請求耗費了2s鐘的時間。

下面,我們再來看下使用Callable異步請求的結果:

2017-12-07 18:11:55.671  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-1] c.travelsky.controller.HelloController   : http-nio-8060-exec-1 進入helloController方法
2017-12-07 18:11:55.672  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-1] c.travelsky.controller.HelloController   : http-nio-8060-exec-1 從helloController方法返回
2017-12-07 18:11:55.676  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-1] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor          : http-nio-8060-exec-1 進入afterConcurrentHandlingStarted方法
2017-12-07 18:11:55.676  INFO 6196 --- [      MvcAsync1] c.travelsky.controller.HelloController   : MvcAsync1 進入call方法
2017-12-07 18:11:55.676  INFO 6196 --- [      MvcAsync1] com.travelsky.service.HelloService       : MvcAsync1 進入sayHello方法!
2017-12-07 18:11:57.677  INFO 6196 --- [      MvcAsync1] c.travelsky.controller.HelloController   : MvcAsync1 從helloService方法返回
2017-12-07 18:11:57.721  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-2] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor          : http-nio-8060-exec-2服務調用完成,返回結果給客戶端

從上面的結果中,我們可以看出,容器的線程http-nio-8060-exec-1這個線程進入controller之后,就立即返回了,具體的服務調用是通過MvcAsync2這個線程來做的,當服務執(zhí)行完要返回后,容器會再啟一個新的線程http-nio-8060-exec-2來將結果返回給客戶端或瀏覽器,整個過程response都是打開的,當有返回的時候,再從server端推到response中去。

1、異步調用的另一種方式

上面的示例是通過callable來實現的異步調用,其實還可以通過WebAsyncTask,也能實現異步調用,下面看示例:

@RestController
public class HelloController {
	private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloController.class);
	@Autowired
	private HelloService hello;
		/**
	 * 帶超時時間的異步請求 通過WebAsyncTask自定義客戶端超時間
	 * 
	 * @return
	 */
	@GetMapping("/world")
	public WebAsyncTask<String> worldController() {
		logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 進入helloController方法");
		// 3s鐘沒返回,則認為超時
		WebAsyncTask<String> webAsyncTask = new WebAsyncTask<>(3000, new Callable<String>() {
			@Override
			public String call() throws Exception {
				logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 進入call方法");
				String say = hello.sayHello();
				logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 從helloService方法返回");
				return say;
			}
		});
		logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 從helloController方法返回");
		webAsyncTask.onCompletion(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 執(zhí)行完畢");
			}
		});
		webAsyncTask.onTimeout(new Callable<String>() {
			@Override
			public String call() throws Exception {
				logger.info(Thread.currentThread().getName() + " onTimeout");
				// 超時的時候,直接拋異常,讓外層統(tǒng)一處理超時異常
				throw new TimeoutException("調用超時");
			}
		});
		return webAsyncTask;
	}
	/**
	 * 異步調用,異常處理,詳細的處理流程見MyExceptionHandler類
	 * 
	 * @return
	 */
	@GetMapping("/exception")
	public WebAsyncTask<String> exceptionController() {
		logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 進入helloController方法");
		Callable<String> callable = new Callable<String>() {
			@Override
			public String call() throws Exception {
				logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 進入call方法");
				throw new TimeoutException("調用超時!");
			}
		};
		logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 從helloController方法返回");
		return new WebAsyncTask<>(20000, callable);
	}
}

運行結果如下:

2017-12-07 19:10:26.582  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-4] c.travelsky.controller.HelloController   : http-nio-8060-exec-4 進入helloController方法
2017-12-07 19:10:26.585  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-4] c.travelsky.controller.HelloController   : http-nio-8060-exec-4 從helloController方法返回
2017-12-07 19:10:26.589  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-4] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor          : http-nio-8060-exec-4 進入afterConcurrentHandlingStarted方法
2017-12-07 19:10:26.591  INFO 6196 --- [      MvcAsync2] c.travelsky.controller.HelloController   : MvcAsync2 進入call方法
2017-12-07 19:10:26.591  INFO 6196 --- [      MvcAsync2] com.travelsky.service.HelloService       : MvcAsync2 進入sayHello方法!
2017-12-07 19:10:28.591  INFO 6196 --- [      MvcAsync2] c.travelsky.controller.HelloController   : MvcAsync2 從helloService方法返回
2017-12-07 19:10:28.600  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-5] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor          : http-nio-8060-exec-5服務調用完成,返回結果給客戶端
2017-12-07 19:10:28.601  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-5] c.travelsky.controller.HelloController   : http-nio-8060-exec-5 執(zhí)行完畢

這種方式和上面的callable方式最大的區(qū)別就是,WebAsyncTask支持超時,并且還提供了兩個回調函數,分別是onCompletion和onTimeout,顧名思義,這兩個回調函數分別在執(zhí)行完成和超時的時候回調。

2、Deferred方式實現異步調用

在我們是生產中,往往會遇到這樣的情景,controller中調用的方法很多都是和第三方有關的,例如JMS,定時任務,隊列等,拿JMS來說,比如controller里面的服務需要從JMS中拿到返回值,才能給客戶端返回,而從JMS拿值這個過程也是異步的,這個時候,我們就可以通過Deferred來實現整個的異步調用。

首先,我們來模擬一個長時間調用的任務,代碼如下:

@Component
public class LongTimeTask {
	private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());
	@Async
	public void execute(DeferredResult<String> deferred){
		logger.info(Thread.currentThread().getName() + "進入 taskService 的 execute方法");
		try {
			// 模擬長時間任務調用,睡眠2s
			TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
			// 2s后給Deferred發(fā)送成功消息,告訴Deferred,我這邊已經處理完了,可以返回給客戶端了
			deferred.setResult("world");
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

接著,我們就來實現異步調用,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() + "進入executeSlowTask方法");
        DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>();
        // 調用長時間執(zhí)行任務
        taskService.execute(deferredResult);
        // 當長時間任務中使用deferred.setResult("world");這個方法時,會從長時間任務中返回,繼續(xù)controller里面的流程
        logger.info(Thread.currentThread().getName() + "從executeSlowTask方法返回");
        // 超時的回調方法
        deferredResult.onTimeout(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				logger.info(Thread.currentThread().getName() + " onTimeout");
				// 返回超時信息
				deferredResult.setErrorResult("time out!");
			}
		});
        // 處理完成的回調方法,無論是超時還是處理成功,都會進入這個回調方法
        deferredResult.onCompletion(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				logger.info(Thread.currentThread().getName() + " onCompletion");
			}
		});
        return deferredResult;
    }
}

執(zhí)行結果如下:

2017-12-07 19:25:40.192  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-7] c.t.controller.AsyncDeferredController   : http-nio-8060-exec-7進入executeSlowTask方法
2017-12-07 19:25:40.193  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-7] .s.a.AnnotationAsyncExecutionInterceptor : No TaskExecutor bean found for async processing
2017-12-07 19:25:40.194  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-7] c.t.controller.AsyncDeferredController   : http-nio-8060-exec-7從executeSlowTask方法返回
2017-12-07 19:25:40.198  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-7] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor          : http-nio-8060-exec-7 進入afterConcurrentHandlingStarted方法
2017-12-07 19:25:40.202  INFO 6196 --- [cTaskExecutor-1] com.travelsky.controller.LongTimeTask    : SimpleAsyncTaskExecutor-1進入 taskService 的 execute方法
2017-12-07 19:25:42.212  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-8] c.t.i.MyAsyncHandlerInterceptor          : http-nio-8060-exec-8服務調用完成,返回結果給客戶端
2017-12-07 19:25:42.213  INFO 6196 --- [nio-8060-exec-8] c.t.controller.AsyncDeferredController   : http-nio-8060-exec-8 onCompletion

從上面的執(zhí)行結果不難看出,容器線程會立刻返回,應用程序使用線程池里面的cTaskExecutor-1線程來完成長時間任務的調用,當調用完成后,容器又啟了一個連接線程,來返回最終的執(zhí)行結果。

這種異步調用,在容器線程資源非常寶貴的時候,能夠大大的提高整個系統(tǒng)的吞吐量。

ps:異步調用可以使用AsyncHandlerInterceptor進行攔截,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()+ "服務調用完成,返回結果給客戶端");
	}
	@Override
	public void afterCompletion(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler, Exception ex)
			throws Exception {
		if(null != ex){
			System.out.println("發(fā)生異常:"+ex.getMessage());
		}
	}
	@Override
	public void afterConcurrentHandlingStarted(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
			throws Exception {
		// 攔截之后,重新寫回數據,將原來的hello world換成如下字符串
		String resp = "my name is chhliu!";
		response.setContentLength(resp.length());
		response.getOutputStream().write(resp.getBytes());
		logger.info(Thread.currentThread().getName() + " 進入afterConcurrentHandlingStarted方法");
	}
}

有興趣的可以了解下,本篇博客的主題是異步調用,其他的相關知識點,會在下一篇博客中進行講解。

到此這篇關于Springboot使用異步請求提高系統(tǒng)的吞吐量詳解的文章就介紹到這了,更多相關Springboot異步請求內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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