Spring Boot項目中API接口并發能力

異步調用幾乎是處理高并發Web應用性能問題的萬金油，那么什么是“異步調用”？

“異步調用”對應的是“同步調用”，同步調用指程序按照定義順序依次執行，每一行程序都必須等待上一行程序執行完成之后才能執行；異步調用指程序在順序執行時，不等待異步調用的語句返回結果就執行后面的程序。

同步調用

下面通過一個簡單示例來直觀的理解什么是同步調用：

定義Task類，創建三個處理函數分別模擬三個執行任務的操作，操作消耗時間隨機取（10秒內）

@Component
public class Task {
 
    public static Random random =new Random();
 
    public void doTaskOne() throws Exception {
        System.out.println("開始做任務一");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(random.nextInt(10000));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("完成任務一，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
    }
 
    public void doTaskTwo() throws Exception {
        System.out.println("開始做任務二");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(random.nextInt(10000));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("完成任務二，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
    }
 
    public void doTaskThree() throws Exception {
        System.out.println("開始做任務三");
        long start = System.currentTimeMillis();
        Thread.sleep(random.nextInt(10000));
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("完成任務三，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
    }
 
}

在單元測試用例中，注入Task對象，并在測試用例中執行doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三個函數。

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@SpringApplicationConfiguration(classes = Application.class)
public class ApplicationTests {
 
    @Autowired
    private Task task;
 
    @Test
    public void test() throws Exception {
        task.doTaskOne();
        task.doTaskTwo();
        task.doTaskThree();
    }
 
}

執行單元測試，可以看到類似如下輸出：

開始做任務一
完成任務一，耗時：4256毫秒
開始做任務二
完成任務二，耗時：4957毫秒
開始做任務三
完成任務三，耗時：7173毫秒

任務一、任務二、任務三順序的執行完了，換言之doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三個函數順序的執行完成。

異步調用

上述的同步調用雖然順利的執行完了三個任務，但是可以看到執行時間比較長，若這三個任務本身之間不存在依賴關系，可以并發執行的話，同步調用在執行效率方面就比較差，可以考慮通過異步調用的方式來并發執行。推薦：Java進階視頻資源

在Spring Boot中，我們只需要通過使用@Async注解就能簡單的將原來的同步函數變為異步函數，Task類改在為如下模式：

@Component
public class Task {
 
    @Async
    public void doTaskOne() throws Exception {
        // 同上內容，省略
    }
 
    @Async
    public void doTaskTwo() throws Exception {
        // 同上內容，省略
    }
 
    @Async
    public void doTaskThree() throws Exception {
        // 同上內容，省略
    }
 
}

為了讓@Async注解能夠生效，還需要在Spring Boot的主程序中配置@EnableAsync，如下所示：

@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class Application {
 
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
 
}

此時可以反復執行單元測試，您可能會遇到各種不同的結果，比如：

沒有任何任務相關的輸出

有部分任務相關的輸出

亂序的任務相關的輸出

原因是目前doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree三個函數的時候已經是異步執行了。主程序在異步調用之后，主程序并不會理會這三個函數是否執行完成了，由于沒有其他需要執行的內容，所以程序就自動結束了，導致了不完整或是沒有輸出任務相關內容的情況。

注：@Async所修飾的函數不要定義為static類型，這樣異步調用不會生效

異步回調

為了讓doTaskOne、doTaskTwo、doTaskThree能正常結束，假設我們需要統計一下三個任務并發執行共耗時多少，這就需要等到上述三個函數都完成調動之后記錄時間，并計算結果。

那么我們如何判斷上述三個異步調用是否已經執行完成呢？我們需要使用Future來返回異步調用的結果，就像如下方式改造doTaskOne函數：

@Async
public Future doTaskOne() throws Exception {
    System.out.println("開始做任務一");
    long start = System.currentTimeMillis();
    Thread.sleep(random.nextInt(10000));
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("完成任務一，耗時：" + (end - start) + "毫秒");
    return new AsyncResult<>("任務一完成");
}

按照如上方式改造一下其他兩個異步函數之后，下面我們改造一下測試用例，讓測試在等待完成三個異步調用之后來做一些其他事情。

@Test
public void test() throws Exception {
 
    long start = System.currentTimeMillis();
 
    Future task1 = task.doTaskOne();
    Future task2 = task.doTaskTwo();
    Future task3 = task.doTaskThree();
 
    while(true) {
        if(task1.isDone() && task2.isDone() && task3.isDone()) {
            // 三個任務都調用完成，退出循環等待
            break;
        }
        Thread.sleep(1000);
    }
 
    long end = System.currentTimeMillis();
 
    System.out.println("任務全部完成，總耗時：" + (end - start) + "毫秒");
 
}

看看我們做了哪些改變：

• 在測試用例一開始記錄開始時間
• 在調用三個異步函數的時候，返回Future類型的結果對象
• 在調用完三個異步函數之后，開啟一個循環，根據返回的Future對象來判斷三個異步函數是否都結束了。若都結束，就結束循環；若沒有都結束，就等1秒后再判斷。

跳出循環之后，根據結束時間 - 開始時間，計算出三個任務并發執行的總耗時。

執行一下上述的單元測試，可以看到如下結果：

開始做任務一
開始做任務二
開始做任務三
完成任務三，耗時：37毫秒
完成任務二，耗時：3661毫秒
完成任務一，耗時：7149毫秒
任務全部完成，總耗時：8025毫秒

可以看到，通過異步調用，讓任務一、二、三并發執行，有效的減少了程序的總運行時間。