爱站程序员基地本篇文章我们以SpringBoot中异步的使用（包括：异步调用和异步方法两个维度）来进行讲解。
异步请求与同步请求
我们先通过一张图来区分一下异步请求和同步请求的区别：
在上图中有三个角色：客户端、Web容器和业务处理线程。
两个流程中客户端对Web容器的请求，都是同步的。因为它们在请求客户端时都处于阻塞等待状态，并没有进行异步处理。
在Web容器部分，第一个流程采用同步请求，第二个流程采用异步回调的形式。
通过异步处理，可以先释放容器分配给请求的线程与相关资源，减轻系统负担，从而增加了服务器对客户端请求的吞吐量。但并发请求量较大时，通常会通过负载均衡的方案来解决，而不是异步。
Servlet3.0中的异步
Servlet 3.0之前，Servlet采用Thread-Per-Request的方式处理请求，即每一次Http请求都由一个线程从头到尾处理。当涉及到耗时操作时，性能问题便比较明显。
Servlet 3.0中提供了异步处理请求。可以先释放容器分配给请求的线程与相关资源，减轻系统负担，从而增加服务的吞吐量。
Servlet 3.0的异步是通过AsyncContext对象来完成的，它可以从当前线程传给另一个线程，并归还初始线程。新的线程处理完业务可以直接返回结果给客户端。
AsyncContext对象可以从HttpServletRequest中获取：
@RequestMapping(\"/async\")public void async(HttpServletRequest request) { AsyncContext asyncContext = request.getAsyncContext();}
在AsyncContext中提供了获取ServletRequest、ServletResponse和添加监听（addListener）等功能：
public interface AsyncContext { ServletRequest getRequest(); ServletResponse getResponse(); void addListener(AsyncListener var1); void setTimeout(long var1); // 省略其他方法}
不仅可以通过AsyncContext获取Request和Response等信息，还可以设置异步处理超时时间。通常，超时时间（单位毫秒）是需要设置的，不然无限等下去不就与同步处理一样了。
通过AsyncContext的addListener还可以添加监听事件，用来处理异步线程的开始、完成、异常、超时等事件回调。
addListener方法的参数AsyncListener的源码如下：
public interface AsyncListener extends EventListener { // 异步执行完毕时调用 void onComplete(AsyncEvent var1) throws IOException; // 异步线程执行超时调用 void onTimeout(AsyncEvent var1) throws IOException; // 异步线程出错时调用 void onError(AsyncEvent var1) throws IOException; // 异步线程开始时调用 void onStartAsync(AsyncEvent var1) throws IOException;}
通常，异常或超时时返回调用方错误信息，而异常时会处理一些清理和关闭操作或记录异常日志等。
基于Servlet方式实现异步请求
下面直接看一个基于Servlet方式的异步请求示例：
@GetMapping(value = \"/email/send\")public void servletReq(HttpServletRequest request) { AsyncContext asyncContext = request.startAsync(); // 设置监听器:可设置其开始、完成、异常、超时等事件的回调处理 asyncContext.addListener(new AsyncListener() { @Override public void onTimeout(AsyncEvent event) { System.out.println(\"处理超时了...\"); } @Override public void onStartAsync(AsyncEvent event) { System.out.println(\"线程开始执行\"); } @Override public void onError(AsyncEvent event) { System.out.println(\"执行过程中发生错误：\" + event.getThrowable().getMessage()); } @Override public void onComplete(AsyncEvent event) { System.out.println(\"执行完成，释放资源\"); } }); //设置超时时间 asyncContext.setTimeout(6000); asyncContext.start(new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.sleep(5000); System.out.println(\"内部线程：\" + Thread.currentThread().getName()); asyncContext.getResponse().getWriter().println(\"async processing\"); } catch (Exception e) { System.out.println(\"异步处理发生异常：\" + e.getMessage()); } // 异步请求完成通知，整个请求完成 asyncContext.complete(); } }); //此时request的线程连接已经释放了 System.out.println(\"主线程：\" + Thread.currentThread().getName());}
启动项目，访问对应的URL，打印日志如下：
主线程：http-nio-8080-exec-4内部线程：http-nio-8080-exec-5执行完成，释放资源
可以看出，上述代码先执行完了主线程，也就是程序的最后一行代码的日志打印，然后才是内部线程的执行。内部线程执行完成，AsyncContext的onComplete方法被调用。
如果通过浏览器访问对应的URL，还可以看到该方法的返回值“async processing”。说明内部线程的结果同样正常的返回到客户端了。
基于Spring实现异步请求
基于Spring可以通过Callable、DeferredResult或者WebAsyncTask等方式实现异步请求。
基于Callable实现
对于一次请求（/email），基于Callable的处理流程如下：
1、Spring MVC开启副线程处理业务(将Callable提交到TaskExecutor)；
2、DispatcherServlet和所有的Filter退出Web容器的线程，但是response保持打开状态；
3、Callable返回结果，SpringMVC将原始请求重新派发给容器(再重新请求一次/email)，恢复之前的处理；
4、DispatcherServlet重新被调用，将结果返回给用户；
代码实现示例如下：
@GetMapping(\"/email\")public Callable<String> order() { System.out.println(\"主线程开始：\" + Thread.currentThread().getName()); Callable<String> result = () -> { System.out.println(\"副线程开始：\" + Thread.currentThread().getName()); Thread.sleep(1000); System.out.println(\"副线程返回：\" + Thread.currentThread().getName()); return \"success\"; }; System.out.println(\"主线程返回：\" + Thread.currentThread().getName()); return result;}
访问对应URL，控制台输入日志如下：
主线程开始：http-nio-8080-exec-1主线程返回：http-nio-8080-exec-1副线程开始：task-1副线程返回：task-1
通过日志可以看出，主线程已经完成了，副线程才进行执行。同时，URL返回结果“success”。这也说明一个问题，服务器端的异步处理对客户端来说是不可见的。
Callable默认使用SimpleAsyncTaskExecutor类来执行，这个类非常简单而且没有重用线程。在实践中，需要使用AsyncTaskExecutor类来对线程进行配置。
这里通过实现WebMvcConfigurer接口来完成线程池的配置。
@Configurationpublic class WebConfig implements WebMvcConfigurer { @Resource private ThreadPoolTaskExecutor myThreadPoolTaskExecutor; /** * 配置线程池 */ @Bean(name = \"asyncPoolTaskExecutor\") public ThreadPoolTaskExecutor getAsyncThreadPoolTaskExecutor() { ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor(); taskExecutor.setCorePoolSize(2); taskExecutor.setMaxPoolSize(10); taskExecutor.setQueueCapacity(25); taskExecutor.setKeepAliveSeconds(200); taskExecutor.setThreadNamePrefix(\"thread-pool-\"); // 线程池对拒绝任务（无线程可用）的处理策略，目前只支持AbortPolicy、CallerRunsPolicy；默认为后者 taskExecutor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); taskExecutor.initialize(); return taskExecutor; } @Override public void configureAsyncSupport(final AsyncSupportConfigurer configurer) { // 处理callable超时 configurer.setDefaultTimeout(60 * 1000); configurer.setTaskExecutor(myThreadPoolTaskExecutor); configurer.registerCallableInterceptors(timeoutCallableProcessingInterceptor()); } @Bean public TimeoutCallableProcessingInterceptor timeoutCallableProcessingInterceptor() { return new TimeoutCallableProcessingInterceptor(); }}
为了验证打印的线程，我们将实例代码中的System.out.println替换成日志输出，会发现在使用线程池之前，打印日志如下：
2021-02-21 09:45:37.144 INFO 8312 --- [nio-8080-exec-1] c.s.learn.controller.AsynController : 主线程开始：http-nio-8080-exec-12021-02-21 09:45:37.144 INFO 8312 --- [nio-8080-exec-1] c.s.learn.controller.AsynController : 主线程返回：http-nio-8080-exec-12021-02-21 09:45:37.148 INFO 8312 --- [ task-1] c.s.learn.controller.AsynController : 副线程开始：task-12021-02-21 09:45:38.153 INFO 8312 --- [ task-1] c.s.learn.controller.AsynController : 副线程返回：task-1
线程名称为“task-1”。让线程池生效之后，打印日志如下：
2021-02-21 09:50:28.950 INFO 8339 --- [nio-8080-exec-1] c.s.learn.controller.AsynController : 主线程开始：http-nio-8080-exec-12021-02-21 09:50:28.951 INFO 8339 --- [nio-8080-exec-1] c.s.learn.controller.AsynController : 主线程返回：http-nio-8080-exec-12021-02-21 09:50:28.955 INFO 8339 --- [ thread-pool-1] c.s.learn.controller.AsynController : 副线程开始：thread-pool-12021-02-21 09:50:29.956 INFO 8339 --- [ thread-pool-1] c.s.learn.controller.AsynController : 副线程返回：thread-pool-1
线程名称为“thread-pool-1”，其中前面的“thread-pool”正是我们配置的线程池前缀。
除了线程池的配置，还可以配置统一异常处理，这里就不再演示了。
基于WebAsyncTask实现
Spring提供的WebAsyncTask是对Callable的包装，提供了更强大的功能，比如：处理超时回调、错误回调、完成回调等。
@GetMapping(\"/webAsyncTask\")public WebAsyncTask<String> webAsyncTask() { log.info(\"外部线程：\" + Thread.currentThread().getName()); WebAsyncTask<String> result = new WebAsyncTask<>(60 * 1000L, new Callable<String>() { @Override public String call() { log.info(\"内部线程：\" + Thread.currentThread().getName()); return \"success\"; } }); result.onTimeout(new Callable<String>() { @Override public String call() { log.info(\"timeout callback\"); return \"timeout callback\"; } }); result.onCompletion(new Runnable() { @Override public void run() { log.info(\"finish callback\"); } }); return result;}
访问对应请求，打印日志：
2021-02-21 10:22:33.028 INFO 8547 --- [nio-8080-exec-1] c.s.learn.controller.AsynController : 外部线程：http-nio-8080-exec-12021-02-21 10:22:33.033 INFO 8547 --- [ thread-pool-1] c.s.learn.controller.AsynController : 内部线程：thread-pool-12021-02-21 10:22:33.055 INFO 8547 --- [nio-8080-exec-2] c.s.learn.controller.AsynController : finish callback
基于DeferredResult实现
DeferredResult使用方式与Callable类似，但在返回结果时不一样，它返回的时实际结果可能没有生成，实际的结果可能会在另外的线程里面设置到DeferredResult中去。
DeferredResult的这个特性对实现服务端推技术、订单过期时间处理、长轮询、模拟MQ的功能等高级应用非常重要。
关于DeferredResult的使用先来看一下官方的例子和说明：
@RequestMapping(\"/quotes\")@ResponseBodypublic DeferredResult<String> quotes() { DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<String>(); // Save the deferredResult in in-memory queue ... return deferredResult;}// In some other thread...deferredResult.setResult(data);
上述示例中我们可以发现DeferredResult的调用并不一定在Spring MVC当中，它可以是别的线程。官方的解释也是如此：
In this case the return value will also be produced from a separate thread. However, that thread is not known to Spring MVC. For example the result may be produced in response to some external event such as a JMS message, a scheduled task, etc.
也就是说，DeferredResult返回的结果也可能是由MQ、定时任务或其他线程触发。来个实例：
@Controller@RequestMapping(\"/async/controller\")public class AsyncHelloController { private List<DeferredResult<String>> deferredResultList = new ArrayList<>(); @ResponseBody @GetMapping(\"/hello\") public DeferredResult<String> helloGet() throws Exception { DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>(); //先存起来，等待触发 deferredResultList.add(deferredResult); return deferredResult; } @ResponseBody @GetMapping(\"/setHelloToAll\") public void helloSet() throws Exception { // 让所有hold住的请求给与响应 deferredResultList.forEach(d -> d.setResult(\"say hello to all\")); }}
第一个请求/hello，会先将deferredResult存起来，前端页面是一直等待（转圈）状态。直到发第二个请求：setHelloToAll，所有的相关页面才会有响应。
整个执行流程如下：
- controller返回一个DeferredResult，把它保存到内存里或者List里面（供后续访问）；
- Spring MVC调用request.startAsync()，开启异步处理；与此同时将DispatcherServlet里的拦截器、Filter等等都马上退出主线程，但是response仍然保持打开的状态；
- 应用通过另外一个线程（可能是MQ消息、定时任务等）给DeferredResult#setResult值。然后SpringMVC会把这个请求再次派发给servlet容器；
- DispatcherServlet再次被调用，然后处理后续的标准流程；
通过上述流程可以发现：利用DeferredResult可实现一些长连接的功能，比如当某个操作是异步时，可以先保存对应的DeferredResult对象，当异步通知回来时，再找到这个DeferredResult对象，在setResult处理结果即可。从而提高性能。
SpringBoot中的异步实现
在SpringBoot中将一个方法声明为异步方法非常简单，只需两个注解即可@EnableAsync和@Async。其中@EnableAsync用于开启SpringBoot支持异步的功能，用在SpringBoot的启动类上。@Async用于方法上，标记该方法为异步处理方法。
需要注意的是@Async并不支持用于被@Configuration注解的类的方法上。同一个类中，一个方法调用另外一个有@Async的方法，注解也是不会生效的。
@EnableAsync的使用示例：
@SpringBootApplication@EnableAsyncpublic class App { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(App.class, args); }}
@Async的使用示例：
@Servicepublic class SyncService { @Async public void asyncEvent() { // 业务处理 }}
@Async注解的使用与Callable有类似之处，在默认情况下使用的都是SimpleAsyncTaskExecutor线程池，可参考Callable中的方式来自定义线程池。
下面通过一个实例来验证一下，启动类上使用@EnableAsync，然后定义Controller类：
@RestControllerpublic class IndexController { @Resource private UserService userService; @RequestMapping(\"/async\") public String async(){ System.out.println(\"--IndexController--1\"); userService.sendSms(); System.out.println(\"--IndexController--4\"); return \"success\"; }}
定义Service及异步方法：
@Servicepublic class UserService { @Async public void sendSms(){ System.out.println(\"--sendSms--2\"); IntStream.range(0, 5).forEach(d -> { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); System.out.println(\"--sendSms--3\"); }}
如果先注释掉@EnableAsync和@Async注解，即正常情况下的业务请求，打印日志为：
--IndexController--1--sendSms--2--sendSms--3--IndexController--4
使用@EnableAsync和@Async注解时，打印日志如下：
--IndexController--1--IndexController--4--sendSms--2--sendSms--3
通过日志的对比我们可以看出，使用了@Async的方法，会被当成一个子线程。所以，整个sendSms方法会在主线程执行完了之后执行。
这样的效果是不是跟我们上面使用的其他形式的异步异曲同工？所以在文章最开始已经说到，网络上所谓的“异步调用与异步请求的区别”是并不存储在的，本质上都是一回事，只不过实现形式不同而已。这里所提到异步方法，也就是将方法进行异步处理而已。
@Async、WebAsyncTask、Callable、DeferredResult的区别
所在的包不同：
- @Async：org.springframework.scheduling.annotation;
- WebAsyncTask：org.springframework.web.context.request.async;
- Callable：java.util.concurrent；
- DeferredResult：org.springframework.web.context.request.async;
通过所在的包，我们应该隐隐约约感到一些区别，比如@Async是位于scheduling包中，而WebAsyncTask和DeferredResult是用于Web（Spring MVC）的，而Callable是用于concurrent（并发）处理的。
对于Callable，通常用于Controller方法的异步请求，当然也可以用于替换Runable的方式。在方法的返回上与正常的方法有所区别：
// 普通方法public String aMethod(){}// 对照Callable方法public Callable<String> aMethod(){}
而WebAsyncTask是对Callable的封装，提供了一些事件回调的处理，本质上区别不大。
DeferredResult使用方式与Callable类似，重点在于跨线程之间的通信。
@Async也是替换Runable的一种方式，可以代替我们自己创建线程。而且适用的范围更广，并不局限于Controller层，而可以是任何层的方法上。
当然，大家也可以从返回结果，异常处理等角度来分析一下，这里就不再展开了。
小结
经过上述的一步步分析，大家应该对于Servlet3.0及Spring中对异步处理有所了解。当了解了这些基础理论，实战实例，使用方法及注意事项之后，想必更能够对网络上的相关知识能够进一步的去伪存真。
