异步重试模式
當(dāng)您有一段經(jīng)常失敗且必須重試的代碼時，此Java 7/8庫提供了豐富且不引人注目的API，并提供了針對此問題的快速且可擴展的解決方案：
現(xiàn)在，您可以運行任意代碼塊，并且?guī)鞂槟卦囋摯a塊，以防它拋出SocketException ：
final CompletableFuture<Socket> future = executor.getWithRetry(() ->new Socket("localhost", 8080) );future.thenAccept(socket ->System.out.println("Connected! " + socket) );請仔細看！ getWithRetry()不會阻止。 它立即返回CompletableFuture并異步調(diào)用給定的函數(shù)。 您可以一次收聽該Future甚至是多個Future ，并同時進行其他工作。 因此，這段代碼的作用是：嘗試連接到localhost:8080 ，如果由于SocketException而失敗，它將在500毫秒后重試（帶有一些隨機抖動），每次重試后的延遲加倍，但不超過10秒。
等效但更簡潔的語法：
executor.getWithRetry(() -> new Socket("localhost", 8080)).thenAccept(socket -> System.out.println("Connected! " + socket));這是您可能期望的示例輸出：
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，您連接到兩個不同的系統(tǒng)，一個系統(tǒng)速度很慢 ，第二個系統(tǒng)不可靠并且經(jīng)常失敗：
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 });當(dāng)緩慢且不可靠的系統(tǒng)最終都無任何故障地答復(fù)時，異步異步執(zhí)行thenAcceptBoth()回調(diào)。 類似地（使用CompletableFuture.acceptEither() ），您可以同時異步調(diào)用兩個或多個不可靠的服務(wù)器，并在重試幾次后第一個成功時會收到通知。
我對此不夠強調(diào)–重試是異步執(zhí)行的，并且有效地使用了線程池，而不是盲目入睡。
基本原理
通常我們被迫重試給定的代碼段，因為它失敗了，我們必須再次嘗試，通常會稍有延遲以節(jié)省CPU。 這項要求非常普遍，并且在Spring Batch中通過RetryTemplate類提供重試支持的現(xiàn)成通用實現(xiàn)很少RetryTemplate 。 但是幾乎沒有其他類似的方法（ [1] ， [2] ）。 所有這些嘗試（我敢打賭，你們中的許多人自己都實現(xiàn)了類似的工具！）遇到了相同的問題-它們正在阻塞，從而浪費了大量資源，并且擴展性不好。
這本身并不壞，因為它使編程模型更加簡單-庫負責(zé)重試，而您只需要等待比平常更長的返回值即可。 但是，這不僅會造成泄漏的抽象（由于重試和延遲，通常非常快的方法通常會突然變慢），而且還會浪費寶貴的線程，因為這種工具將在重試之間花費大部分時間。 因此
創(chuàng)建了Async-Retry實用程序，該實用程序針對Java 8 （現(xiàn)有Java 7 backport ）并解決了上述問題。
主要的抽象是RetryExecutor ，它提供了簡單的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); }不必擔(dān)心RetryRunnable和RetryCallable –為方便起見，它們允許使用已檢查的異常，并且在大多數(shù)情況下，我們還是會使用lambda表達式。
請注意，它返回CompletableFuture 。 我們不再假裝調(diào)用錯誤方法很快。 如果庫遇到異常，它將使用預(yù)先配置的退避延遲重試我們的代碼塊。 調(diào)用時間將從幾毫秒飛漲到幾秒鐘。 CompletableFuture清楚地表明了這一點。 而且，它不是一個愚蠢的java.util.concurrent.Future我們都知道– Java 8中的CompletableFuture非常強大 ，最重要的是–默認(rèn)情況下是非阻塞的。
如果您畢竟需要阻止結(jié)果，只需在Future對象上調(diào)用.get() 。
基本API
該API非常簡單。 您提供了一個代碼塊，該庫將多次運行它，直到它正常返回為止，而不是引發(fā)異常。 它也可能在重試之間設(shè)置可配置的延遲：
RetryExecutor executor = //...executor.getWithRetry(() -> new Socket("localhost", 8080));一旦成功連接到localhost:8080將解析返回的CompletableFuture<Socket> localhost:8080 。 （可選）我們可以使用RetryContext來獲取額外的上下文，例如當(dāng)前正在執(zhí)行的重試：
executor.getWithRetry(ctx -> new Socket("localhost", 8080 + ctx.getRetryCount())).thenAccept(System.out::println);該代碼比看起來更聰明。 在第一次執(zhí)行時， ctx.getRetryCount()返回0 ，因此我們嘗試連接到localhost:8080 。 如果失敗，則下一個重試將嘗試localhost:8081 （ 8080 + 1 ），依此類推。 而且，如果您意識到所有這些操作都是異步發(fā)生的，則可以掃描多臺計算機的端口，并收到有關(guān)每個主機上第一個響應(yīng)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));對于每個主機， RetryExecutor將嘗試連接到端口8080，并嘗試使用更高的端口。
getFutureWithRetry()需要特別注意。 我想重試已經(jīng)返回CompletableFuture<V> ：例如異步HTTP調(diào)用的結(jié)果：
private CompletableFuture<String> asyncHttp(URL url) { /*...*/}//...final CompletableFuture<CompletableFuture<String>> response = executor.getWithRetry(ctx -> asyncHttp(new URL("http://example.com"))); 將asyncHttp()傳遞給getWithRetry()將產(chǎn)生CompletableFuture<CompletableFuture<V>> 。 與它一起工作不僅很尷尬，而且還很麻煩。 該庫將僅調(diào)用asyncHttp()并僅在失敗時重試，但在返回時不重試
CompletableFuture<String>失敗。 解決方案很簡單：
在這種情況下， RetryExecutor將理解從asyncHttp()返回的內(nèi)容實際上只是一個Future并且將（異步）等待結(jié)果或失敗。 該庫功能更強大，因此讓我們深入了解：
配置選項
通常，您可以配置兩個重要因素： RetryPolicy ，用于控制是否應(yīng)進行下一次重試；以及Backoff （可以有選擇地增加后續(xù)重試之間的延遲）。
默認(rèn)情況下， RetryExecutor在每個Throwable上無限地重復(fù)用戶任務(wù)，并在RetryExecutor重試之間增加1秒的延遲。
創(chuàng)建
RetryExecutor默認(rèn)實現(xiàn)是AsyncRetryExecutor ，您可以直接創(chuàng)建：
ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();RetryExecutor executor = new AsyncRetryExecutor(scheduler);//...scheduler.shutdownNow();唯一需要的依賴關(guān)系是JDK的標(biāo)準(zhǔn)ScheduledExecutorService 。 在許多情況下，一個線程就足夠了，但是如果您要同時處理數(shù)百個或更多任務(wù)的重試，請考慮增加池大小。
請注意， AsyncRetryExecutor不會關(guān)閉ScheduledExecutorService 。 這是一個有意識的設(shè)計決策，將在后面進行解釋。
AsyncRetryExecutor幾乎沒有其他構(gòu)造函數(shù)，但是在大多數(shù)情況下，更改類的行為對于with*()方法鏈接的調(diào)用最為方便。 您將看到大量以此方式編寫的示例。 稍后，我們將僅使用executor引用而不定義它。 假設(shè)它是RetryExecutor類型。
重試政策
例外情況
默認(rèn)情況下，從用戶任務(wù)拋出的每個Throwable （特殊AbortRetryException除外）都會導(dǎo)致重試。 顯然，這是可配置的。 例如，在JPA中，您可能想重試由于OptimisticLockException而失敗的事務(wù)-但其他所有異常都應(yīng)立即失敗：
executor.retryOn(OptimisticLockException.class).withNoDelay().getWithRetry(ctx -> dao.optimistic());其中dao.optimistic()可能會引發(fā)OptimisticLockException 。 在這種情況下，您可能不希望重試之間有任何延遲，以后再說。 如果您不喜歡在每個Throwable上重試的默認(rèn)設(shè)置，只需使用retryOn()來限制它：
executor.retryOn(Exception.class)當(dāng)然，也可能需要相反的操作–中止重試并在拋出某些異常的情況下立即失敗而不是重試。 就這么簡單：
executor.abortOn(NullPointerException.class).abortOn(IllegalArgumentException.class).getWithRetry(ctx -> dao.optimistic());顯然，您不想重試NullPointerException或IllegalArgumentException因為它們指示編程錯誤，而不是瞬時失敗。 最后，您可以結(jié)合使用重試和中止策略。 如果出現(xiàn)任何retryOn()異常（或子類），則用戶代碼將重試，除非它應(yīng)該abortOn()指定的異常。 例如，我們想重試每個IOException或SQLException但是如果遇到FileNotFoundException或java.sql.DataTruncation則中止（順序無關(guān)）：
executor.retryOn(IOException.class).abortIf(FileNotFoundException.class).retryOn(SQLException.class).abortIf(DataTruncation.class).getWithRetry(ctx -> dao.load(42));如果這還不夠，您可以提供將在每次失敗時調(diào)用的自定義謂詞：
executor.abortIf(throwable ->throwable instanceof SQLException &&throwable.getMessage().contains("ORA-00911"));最大重試次數(shù)
中斷重試“循環(huán)”的另一種方法（請記住此過程是異步的，沒有阻塞循環(huán) ）是通過指定最大重試次數(shù)：
executor.withMaxRetries(5)在極少數(shù)情況下，您可能希望禁用重試，并且?guī)缀醪焕卯惒綀?zhí)行。 在這種情況下，請嘗試：
executor.dontRetry()重試之間的延遲（退避）
有時需要在失敗后立即重試（請參閱OptimisticLockException示例），但是在大多數(shù)情況下，這是一個壞主意。 如果您無法連接到外部系統(tǒng)，請稍等片刻，然后再嘗試下一次嘗試。 您可以節(jié)省CPU，帶寬和其他服務(wù)器的資源。 但是有很多選擇要考慮：
- 我們應(yīng)該以固定的間隔重試還是增加每次失敗后的延遲 ？
- 輪候時間是否應(yīng)該有上限和下限？
- 我們是否應(yīng)該添加隨機“抖動”來延遲時間以及時分散許多任務(wù)的重試？
該庫回答了所有這些問題。
重試間隔固定
默認(rèn)情況下，每次重試之前都有1秒的等待時間。 因此，如果初始嘗試失敗，則將在1秒后執(zhí)行第一次重試。 當(dāng)然，我們可以將默認(rèn)值更改為200毫秒：
executor.withFixedBackoff(200)如果我們已經(jīng)在此處，則默認(rèn)情況下，執(zhí)行用戶任務(wù)后將應(yīng)用退避。 如果用戶任務(wù)本身消耗一些時間，則重試的頻率將降低。 例如，重試延遲為RetryExecutor毫秒，用戶任務(wù)失敗所需的平均時間約為50毫秒， RetryExecutor將每秒重試約4次（50毫秒+ RetryExecutor毫秒）。 但是，如果要將重試頻率保持在更可預(yù)測的水平，則可以使用fixedRate標(biāo)志：
executor.withFixedBackoff(200).withFixedRate()這類似于ScheduledExecutorService “固定速率”與“固定延遲”方法。 順便說一句，不要期望RetryExecutor非常精確，這是最好的，但是在很大程度上取決于前面提到的ScheduledExecutorService準(zhǔn)確性。
重試之間的間隔呈指數(shù)增長
它可能是一個活躍的研究主題，但總的來說，您可能希望隨著時間的推移擴展重試延遲，假設(shè)如果用戶任務(wù)多次失敗，我們應(yīng)該減少嘗試次數(shù)。 例如，假設(shè)我們從100ms延遲開始，直到進行第??一次重試為止，但是如果該嘗試也失敗了，我們應(yīng)該再等待兩次（200ms）。 再過400毫秒，800毫秒……您就會明白：
executor.withExponentialBackoff(100, 2)這是一個指數(shù)函數(shù)，可以快速增長。 因此，將最大退避時間設(shè)置在某個合理的水平（例如10秒）非常有用：
executor.withExponentialBackoff(100, 2).withMaxDelay(10_000) //10 seconds隨機抖動
在嚴(yán)重停機期間經(jīng)常觀察到的一種現(xiàn)象是系統(tǒng)趨于同步。 想象一下一個繁忙的系統(tǒng)突然停止響應(yīng)。 成百上千的請求失敗并被重試。 這取決于您的退避，但是默認(rèn)情況下，所有這些請求都會在一秒鐘后精確重試，從而在某個時間點產(chǎn)生大量流量。 最后，此類故障會傳播到其他系統(tǒng)，這些系統(tǒng)又會進行同步。
為避免此問題，隨著時間的推移擴展重試，使負載平坦化是很有用的。 一個簡單的解決方案是添加隨機抖動來延遲時間，以便并非所有請求都計劃在完全相同的時間重試。 您可以在均勻抖動（隨機值從-100ms到100ms）之間進行選擇：
executor.withUniformJitter(100) //ms…和成比例的抖動，將延遲時間乘以隨機因子，默認(rèn)情況下為0.9到1.1（10％）：
executor.withProportionalJitter(0.1) //10%您還可以對延遲時間設(shè)置嚴(yán)格的下限，以避免安排較短的重試時間：
executor.withMinDelay(50) //ms實施細節(jié)
該庫是在考慮Java 8的情況下構(gòu)建的，以利用lambda和新的CompletableFuture抽象（但是存在具有Guava依賴項的Java 7 port ）。 它在下面使用ScheduledExecutorService來運行任務(wù)并計劃將來的重試-這樣可以最大程度地利用線程。
但是真正有趣的是整個庫是完全不變的，根本沒有單個可變字段。 起初這可能是違反直覺的，例如以以下簡單代碼示例為例：
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()現(xiàn)有的執(zhí)行程序變異。 但是事實并非如此，每次配置更改都會創(chuàng)建一個新實例 ，而舊實例則保持不變。 因此，例如，當(dāng)first執(zhí)行者將重試FileNotFoundException ， second和third執(zhí)行者則不會。 但是它們都共享同一個scheduler 。 這就是AsyncRetryExecutor不關(guān)閉ScheduledExecutorService （甚至沒有任何close()方法）的原因。 由于我們不知道有多少個AsyncRetryExecutor副本指向同一調(diào)度程序，因此我們甚至不嘗試管理其生命周期。 但是，這通常不是問題（請參見下面的Spring集成 ）。
您可能想知道，為什么這么笨拙的設(shè)計決定？ 有以下三個原因：
- 在編寫并發(fā)代碼時，不變性可以大大降低多線程錯誤的風(fēng)險。 例如， RetryContext保存重試次數(shù)。 但是，我們無需更改變量，而只需創(chuàng)建具有遞增但final計數(shù)器的新實例（副本）即可。 沒有比賽條件或可見性。
- 如果給您現(xiàn)有的RetryExecutor幾乎完全是您想要的，但是您需要進行一些細微調(diào)整，則只需調(diào)用executor.with...()并獲取一個新副本。 您不必擔(dān)心使用同一執(zhí)行程序的其他地方（請參閱： Spring集成以獲取更多示例）
- 如今，函數(shù)式編程和不變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常流行 。
注意： AsyncRetryExecutor 未標(biāo)記為final ，您可以通過將其子類化并添加可變狀態(tài)來打破不變性。 請不要這樣做，子類只允許更改行為。
依存關(guān)系
該庫需要Java 8和SLF4J進行記錄。 Java 7端口還取決于Guava 。
Spring整合
如果您即將在Spring中使用RetryExecutor ，請放心，但是配置API可能對您不起作用。 Spring通過大量的設(shè)置來促進（或用于促進）可變服務(wù)的約定。 在XML中，您可以定義bean并在其上調(diào)用setter（通過<property name="..."/> ）。 該約定假定存在變異設(shè)置器。 但是我發(fā)現(xiàn)這種方法在某些情況下容易出錯并且違反直覺。
假設(shè)我們?nèi)侄x了org.springframework.transaction.support.TransactionTemplate bean并將其注入到多個位置。 大。 現(xiàn)在有一個請求，它的超時要求略有不同：
@Autowired private TransactionTemplate template;后來在同一個班級：
final int oldTimeout = template.getTimeout(); template.setTimeout(10_000); //do the work template.setTimeout(oldTimeout);此代碼在許多級別上都是錯誤的！ 首先，如果發(fā)生故障，我們將永遠不會恢復(fù)oldTimeout 。 好了， finally救了。 但還要注意我們?nèi)绾胃娜止蚕淼腡ransactionTemplate實例。 誰知道不知道更改配置的其他幾個bean和線程將要使用它？
即使您確實想全局更改事務(wù)超時，也足夠公平，但是這樣做仍然是錯誤的方法。 private timeout字段不是volatile ，因此對其進行的更改可能對其他線程可見或不可見。 真是一團糟！ 同樣的問題在許多其他類（如JmsTemplate 。
你知道我要去哪里嗎？ 只需創(chuàng)建一個不變的服務(wù)類，并在需要時通過創(chuàng)建副本來安全地對其進行調(diào)整。 現(xiàn)在，使用此類服務(wù)??同樣簡單：
@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! 進入21世紀(jì)，我們在Spring不再需要XML。 Bootstrap也很簡單：
final ApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext(Beans.class); final RetryExecutor executor = context.getBean(RetryExecutor.class); //... context.close();如您所見，將現(xiàn)代的，不可變的服務(wù)與Spring集成非常簡單。 順便說一句，如果您在設(shè)計自己的服務(wù)時沒有準(zhǔn)備好進行如此大的更改，請至少考慮使用構(gòu)造函數(shù)注入 。
到期
該庫包含大量的單元測試。 但是，尚未在任何生產(chǎn)代碼中使用它，并且該API可能會更改。 當(dāng)然，我們鼓勵您提交錯誤，功能請求和提取請求 。 它是在考慮到Java 8的情況下開發(fā)的，但是Java 7 backport存在一些更詳細的API和強制性Guava依賴關(guān)系（ ListenableFuture而不是
Java 8的CompletableFuture ）。
GitHub上的完整源代碼。
翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2013/08/asynchronous-retry-pattern.html
總結(jié)
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