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Spring MVC 异步处理请求，提高程序性能

發布時間：2024/4/13 javascript 42 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Spring MVC 异步处理请求，提高程序性能小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

原文：http://blog.csdn.net/he90227/article/details/52262163

什么是異步模式

如何在Spring MVC中使用異步提高性能？一個普通 Servlet 的主要工作流程大致如下：用戶查詢開始到返回結果到頁面，此處是一個同步的過程，如果做成異步的能提高系統響應的性能以下3個步驟都在同一個線程中完成 --- 同步阻塞 --- 請求等待首先，Servlet 接收到請求之后，可能需要對請求攜帶的數據進行一些預處理；接著，調用業務接口的某些方法，以完成業務處理；最后，根據處理的結果提交響應，Servlet 線程結束。其中第二步的業務處理通常是最耗時的，這主要體現在數據庫操作，以及其它的跨網絡調用等，在此過程中，Servlet 線程一直處于阻塞狀態，直到業務方法執行完畢,在處理業務的過程中，請求的連接線程數是有限的， Servlet 資源一直被占用而得不到釋放，對于并發較大的應用，這有可能造成性能的瓶頸使用異步處理：首先，Servlet 接收到請求之后，可能首先需要對請求攜帶的數據進行一些預處理；接著，Servlet 線程將請求轉交給一個異步線程來執行業務處理，線程本身返回至容器(線程池)此時 Servlet 還沒有生成響應數據，異步線程處理完業務以后，可以直接生成響應數據（異步線程擁有 ServletRequest 和 ServletResponse 對象的引用），或者將請求繼續轉發給其它 Servlet。如此一來， Servlet 線程不再是一直處于阻塞狀態以等待業務邏輯的處理，而是啟動異步線程之后可以立即返回， Servlet request請求線程可以被快速釋放回Web容器，從而提高并發性Spring MVC 3.2 開始引入Servlet 3中的基于異步的處理request.往常是返回一個值,而現在是一個Controller方法可以返回一個java.util.concurrent.Callable對象和從Spring MVC的托管線程生產返回值.同時Servlet容器的主線程退出和釋放,允許處理其他請求(處理Http請求的線程是有限的，這里提前釋放，可以大大提高并發性)。Spring MVC通過TaskExecutor的幫助調用Callable在一個單獨的線程。并且當這個Callable返回時,這個rquest被分配回Servlet容器使用由Callable的返回值繼續處理。Spring MVC 異步調用原理：Spring返回的Callable被RequestMappingHandlerAdapter攔截，使用SimpleAsyncTaskExecutor線程池處理，每當任務被提交到此“線程池（這里就交線程池了）”時，線程池產生一個新的線程去執行Callable中的代碼，每次都產生新的線程而且沒有上上限(默認沒有上限的，可以設置concurrencyLimit屬性來設置線程數的大小)但：SimpleAsyncTaskExecutor 線程池性能不好，可使用自定義的線程池來代替 1.使用ThreadPoolTaskExecutor --- 該線程池可設置線程大小，有緩沖隊列，空閑線程存活時間等2.封裝Guava的線程池 --- 效率高eg: ThreadPoolTaskExecutor --- org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor配置：1.設置ThreadPoolTaskExecutor線程池屬性<bean id="myThreadPool" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor"> <property name="corePoolSize" value="5" /> <property name="maxPoolSize" value="10" /> <property name="queueCapacity" value="50" /> <property name="threadNamePrefix" value="abc-" /> <property name="keepAliveSeconds" value="30" /> </bean> 2.在Spring MVC的 <mvc:annotation-driven>中配置，使用該線程池替換默認的 SimpleAsyncTaskExecutor 線程池<mvc:annotation-driven> <mvc:async-support task-executor="myThreadPool" default-timeout="600"> <mvc:callable-interceptors> <bean class="com.jay.springmvc.async.MyCallableInterceptor" /> </mvc:callable-interceptors> </mvc:async-support> </mvc:annotation-driven> 說明：Callable任務的超時處理 --- 自定義攔截器實現MyCallableInterceptor implements CallableProcessingInterceptor --- 自定義Callable攔截器，可在這里處理Callable任務的超時問題public <T> Object handleTimeout(NativeWebRequest request, Callable<T> task)throws Exception {HttpServletResponse servletResponse = request.getNativeResponse(HttpServletResponse.class);if (!servletResponse.isCommitted()) {servletResponse.setContentType("text/plain;charset=utf-8");servletResponse.getWriter().write("超時了");servletResponse.getWriter().close();}return null;}可優化地方：由于ThreadPoolTaskExecutor內部緩沖隊列采用的是阻塞隊列LinkedBlockingDeque，如果隊列滿了，外部線程會繼續等待，需要設置HTTP請求的超時時間線程池的大小配置Spring MVC對異步處理的支持： ---- Servlet 3.0或以上的版本 + Spring 3.2以上版本maven：最新的依賴<dependency><groupId>javax.servlet</groupId><artifactId>javax.servlet-api</artifactId><version>3.1.0</version><scope>provided</scope></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-webmvc</artifactId><version>4.3.2.RELEASE</version></dependency>3種方式：Callable<T> --- Spring MVC中線程池調用新線程完成處理，把最耗時的業務邏輯放到Callable對于Callable來說會默認使用SimpleAsyncTaskExecutor類來執行 eg: --- 這里有主線程和Callable子線程同時執行，子線程運行完將結果返回，比單線程(僅：主線程)要快@RequestMapping("/response-body")public @ResponseBody Callable<String> callable(final @RequestParam(required=false, defaultValue="true") boolean handled) {//進行一些與處理之后，把最耗時的業務邏輯部分放到Callable中，注意，如果你需要在new Callable中用到從頁面傳入的參數，需要在參數前加入finalreturn new Callable<String>() {@Overridepublic String call() throws Exception {if(handled){Thread.sleep(2000);}else{Thread.sleep(2000*2);}return "Callable result";}};}WebAsyncTask1.在servlet中timeout是一個很重要的問題，servlet容器會嘗試重用request和response對象，對于一個timeout但是實際上沒有結束的異步請求來說，使用同一個request和response對象影響將無法估量 eg:使用WebAsyncTask指定超時時間 --- 如果Callable子線程在超時時間內未完成，則拋出自定義異常@RequestMapping("/custom-timeout-handling")public @ResponseBody WebAsyncTask<String> callableWithCustomTimeoutHandling() {System.out.println("Thread - name -" + Thread.currentThread().getName());Callable<String> callable = new Callable<String>() {@Overridepublic String call() throws Exception {// Thread.sleep(5000);Thread.sleep(3000);System.out.println("Thread - name -" + Thread.currentThread().getName());return "Callable result";}};System.out.println("Thread - name -" + Thread.currentThread().getName());// 這里設置Callable的超時時間為3s，超時則拋出超時異常，通過自定義的攔截器來處理該超時異常 // 對于Callable子線程的超時的處理，在springContext.xml中配置(這里：采取的處理是，拋出自定義的超時異常)// 即：如果在3s內，Callable子線程未完成，則拋出自定義的超時異常return new WebAsyncTask<String>(3000, callable);} DeferredResult<?> --- DeferredResult<?> 允許程序從一個線程中返回，而合適返回則由線程決定

要知道什么是異步模式，就先要知道什么是同步模式，先看最典型的同步模式：

(圖1)

瀏覽器發起請求，Web服務器開一個線程處理，處理完把處理結果返回瀏覽器。好像沒什么好說的了，絕大多數Web服務器都如此般處理。現在想想如果處理的過程中需要調用后端的一個業務邏輯服務器，會是怎樣呢？

(圖2)

調就調吧，上圖所示，請求處理線程會在Call了之后等待Return，自身處于阻塞狀態。這也是絕大多數Web服務器的做法，一般來說這樣做也夠了，為啥？一來“長時間處理服務”調用通常不多，二來請求數其實也不多。要不是這樣的話，這種模式會出現什么問題呢？——會出現的問題就是請求處理線程的短缺！因為請求處理線程的總數是有限的，如果類似的請求多了，所有的處理線程處于阻塞的狀態，那新的請求也就無法處理了，也就所謂影響了服務器的吞吐能力。要更加好地發揮服務器的全部性能，就要使用異步，這也是標題上所說的“高性能的關鍵”。接下來我們來看看異步是怎么一回事：

(圖3)

最大的不同在于請求處理線程對后臺處理的調用使用了“invoke”的方式，就是說調了之后直接返回，而不等待，這樣請求處理線程就“自由”了，它可以接著去處理別的請求，當后端處理完成后，會鉤起一個回調處理線程來處理調用的結果，這個回調處理線程跟請求處理線程也許都是線程池中的某個線程，相互間可以完全沒有關系，由這個回調處理線程向瀏覽器返回內容。這就是異步的過程。

帶來的改進是顯而易見的，請求處理線程不需要阻塞了，它的能力得到了更充分的使用，帶來了服務器吞吐能力的提升。

Spring MVC的使用——DefferedResult

要使用spring?MVC的異步功能，你得先確保你用的是Servlet 3.0或以上的版本，Maven中如此配置：

<dependency><groupId>javax.servlet</groupId><artifactId>javax.servlet-api</artifactId><version>3.1.0</version><scope>provided</scope></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-webmvc</artifactId><version>4.2.3.RELEASE</version></dependency>

我這里使用的Servlet版本是3.1.0，Spring MVC版本是4.2.3，建議使用最新的版本。

由于Spring MVC的良好封裝，異步功能使用起來出奇的簡單。傳統的同步模式的Controller是返回ModelAndView，而異步模式則是返回DeferredResult<ModelAndView>。

看這個例子：

longTimeAsyncCallService是我寫的一個模擬長時間異步調用的服務類，調用之，立即返回，當它處理完成時候，就鉤起一個線程調用我們提供的回調函數，這跟“圖3”描述的一樣，它的代碼如下：

public interface LongTermTaskCallback {void callback(Object result); }public class LongTimeAsyncCallService {private final int CorePoolSize = 4;private final int NeedSeconds = 3;private Random random = new Random();private ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(CorePoolSize);public void makeRemoteCallAndUnknownWhenFinish(LongTermTaskCallback callback){System.out.println("完成此任務需要 : " + NeedSeconds + " 秒");scheduler.schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {callback.callback("長時間異步調用完成.");}}, "這是處理結果:)", TimeUnit.SECONDS);} }

輸出的結果是：

/asynctask 調用！thread id is : 46
完成此任務需要 : 3 秒
異步調用執行完成, thread id is : 47

由此可見返回結果的線程和請求處理線程不是同一線程。

還有個叫WebAsyncTask

返回DefferedResult<ModelAndView>并非唯一做法，還可以返回WebAsyncTask來實現“異步”，但略有不同，不同之處在于返回WebAsyncTask的話是不需要我們主動去調用Callback的，看例子：

其核心是一個Callable<ModelAndView>，事實上，直接返回Callable<ModelAndView>都是可以的，但我們這里包裝了一層，以便做后面提到的“超時處理”。和前一個方案的差別在于這個Callable的call方法并不是我們直接調用的，而是在longTimeTask返回后，由Spring MVC用一個工作線程來調用，執行，打印出來的結果：

/longtimetask被調用 thread id is : 56
執行成功 thread id is : 57

可見確實由不同線程執行的，但這個WebAsyncTask可不太符合“圖3”所描述的技術規格，它僅僅是簡單地把請求處理線程的任務轉交給另一工作線程而已。

處理超時

如果“長時間處理任務”一直沒返回，那我們也不應該讓客戶端無限等下去啊，總歸要弄個“超時”出來。如圖：

(圖4)

其實“超時處理線程”和“回調處理線程”可能都是線程池中的某個線程，我為了清晰點把它們分開畫而已。增加這個超時處理在Spring MVC中非常簡單，先拿WebAsyncTask那段代碼來改一下：

@RequestMapping(value="/longtimetask", method = RequestMethod.GET) public WebAsyncTask longTimeTask(){System.out.println("/longtimetask被調用 thread id is : " + Thread.currentThread().getId());Callable<ModelAndView> callable = new Callable<ModelAndView>() {public ModelAndView call() throws Exception {Thread.sleep(3000); //假設是一些長時間任務ModelAndView mav = new ModelAndView("longtimetask");mav.addObject("result", "執行成功");System.out.println("執行成功 thread id is : " + Thread.currentThread().getId());return mav;}};WebAsyncTask asyncTask = new WebAsyncTask(2000, callable);asyncTask.onTimeout(new Callable<ModelAndView>() {public ModelAndView call() throws Exception {ModelAndView mav = new ModelAndView("longtimetask");mav.addObject("result", "執行超時");System.out.println("執行超時 thread id is ：" + Thread.currentThread().getId());return mav;}});return new WebAsyncTask(3000, callable); }

注意看紅色字體部分代碼，這就是前面提到的為什么Callable還要外包一層的緣故，給WebAsyncTask設置一個超時回調，即可實現超時處理，在這個例子中，正常處理需要3秒鐘，而超時設置為2秒，所以肯定會出現超時，執行打印log如下：

/longtimetask被調用 thread id is : 59
執行超時 thread id is ：61
執行成功 thread id is : 80

嗯？明明超時了，怎么還會“執行成功”呢？超時歸超時，超時并不會打斷正常執行流程，但注意，出現超時后我們給客戶端返回了“超時”的結果，那接下來即便正常處理流程成功，客戶端也收不到正常處理成功所產生的結果了，這帶來的問題就是：客戶端看到了“超時”，實際上操作到底有沒有成功，客戶端并不知道，但通常這也不是什么大問題，因為用戶在瀏覽器上再刷新一下就好了。:D

好，再來看DefferedResult方式的超時處理：

@RequestMapping(value = "/asynctask", method = RequestMethod.GET)public DeferredResult<ModelAndView> asyncTask() {DeferredResult<ModelAndView> deferredResult = new DeferredResult<ModelAndView>(2000L);System.out.println("/asynctask 調用！thread id is : " + Thread.currentThread().getId());longTimeAsyncCallService.makeRemoteCallAndUnknownWhenFinish(new LongTermTaskCallback() {@Overridepublic void callback(Object result) {System.out.println("異步調用執行完成, thread id is : " + Thread.currentThread().getId());ModelAndView mav = new ModelAndView("remotecalltask");mav.addObject("result", result);deferredResult.setResult(mav);}});deferredResult.onTimeout(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("異步調用執行超時！thread id is : " + Thread.currentThread().getId());ModelAndView mav = new ModelAndView("remotecalltask");mav.addObject("result", "異步調用執行超時");deferredResult.setResult(mav);}});return deferredResult;}

非常類似，對吧，我把超時設置為2秒，而正常處理需要3秒，一定會超時，執行結果如下：

/asynctask 調用！thread id is : 48
完成此任務需要 : 3 秒
異步調用執行超時！thread id is : 51
異步調用執行完成, thread id is : 49

完全在我們預料之中。

異常處理

貌似沒什么差別，在Controller中的處理和之前同步模式的處理是一樣一樣的：

@ExceptionHandler(Exception.class)public ModelAndView handleAllException(Exception ex) {ModelAndView model = new ModelAndView("error");model.addObject("result", ex.getMessage());return model;}

還要再弄個全局的異常處理啥的，和過去的做法都一樣，在此不表了。

Spring MVC 處理異步請求

參考：

點睛Spring MVC4.1-異步請求處理(包含兼容瀏覽器的服務器端推送)

Spring MVC處理異步請求

Spring4.1新特性——異步調度和事件機制的異常處理

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Spring MVC 异步处理请求，提高程序性能的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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