使用 @Async 实现 Spring Boot 异步编程
异步处理是一项非常重要的技术。它可以提高应用性能，让耗时的操作（如数据库操作、文件处理、API调用等）在后台进行，避免阻塞主线程，提升用户体验。Spring Boot 为异步编程提供了非常简便的方式，那就是 @Async 注解。本篇文章将深入探讨如何在 Spring Boot 中使用 @Async 来实现异步方法调用。
为什么需要异步？
想象一下，一个电商网站的支付流程。如果我们在主线程执行所有步骤（校验支付、发货通知、发送电子邮件等），用户可能会面对漫长的等待。为了优化这种情况，我们可以将某些非核心的操作异步执行。通过 @Async 注解，Spring Boot 可以帮助我们简单快捷地实现这一点。
基础配置
使用 @Async 实现异步编程首先需要在应用程序中启用异步支持。以下是一个简单的配置步骤。
第一步：启用异步支持
在 Spring Boot 主应用类（通常是包含 @SpringBootApplication 注解的类）上添加 @EnableAsync 注解，告诉 Spring Boot 开启异步功能：
java
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
@SpringBootApplication
@EnableAsync
public class AsyncApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(AsyncApplication.class, args);
}
}@EnableAsync 注解让 Spring Boot 知道我们打算在项目中使用异步功能。
第二步：创建异步方法
有了异步支持后，我们可以在任何 Spring Bean 中创建异步方法了。只需将 @Async 注解加在方法上即可。
java
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
@Service
public class NotificationService {
@Async
public void sendEmail(String email) {
try {
// 模拟耗时操作
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
System.out.println("邮件已发送到：" + email);
}
}这里的 sendEmail 方法被注解为 @Async，意味着它将在一个独立的线程中运行，不会阻塞调用它的主线程。可以将其理解为我们为这个方法创建了一个"后台任务"。
第三步：调用异步方法
现在，我们可以在其他地方调用 NotificationService.sendEmail() 方法，并且不需要等待它完成。以下是一个简单的控制器示例：
java
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
public class UserController {
@Autowired
private NotificationService notificationService;
@GetMapping("/register")
public String registerUser() {
// 其他注册逻辑
notificationService.sendEmail("user@example.com");
return "用户注册成功！请查收电子邮件。";
}
}在这里，我们模拟用户注册过程，并在注册成功后调用 sendEmail 方法发送通知。由于 sendEmail 是异步的，所以即使邮件还没发送完成，注册 API 也会立即返回响应，极大地提升了用户体验。
定制异步线程池
Spring 默认会为异步任务创建一个线程池，但这个默认线程池的性能不一定满足所有需求。我们可以自定义线程池以提高性能或限制资源消耗。以下是一个自定义异步线程池的例子：
java
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import java.util.concurrent.Executor;
@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
@Bean(name = "asyncExecutor")
public Executor asyncExecutor() {
ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
executor.setCorePoolSize(5);
executor.setMaxPoolSize(10);
executor.setQueueCapacity(25);
executor.setThreadNamePrefix("AsyncThread-");
executor.initialize();
return executor;
}
}在此配置中，我们定义了一个线程池，核心线程数为 5，最大线程数为 10，队列容量为 25。还为线程池设置了线程名前缀 AsyncThread-，便于调试和日志记录。要使用这个线程池，只需在异步方法中指定：
java
@Async("asyncExecutor")
public void sendEmail(String email) {
// 方法体
}指定线程池后，Spring Boot 会将 sendEmail 方法的异步任务交给自定义的 asyncExecutor 线程池来执行。
异步方法的返回值：CompletableFuture
有时我们希望异步方法能够返回结果，而不仅仅是执行任务。在这种情况下，可以使用 CompletableFuture。CompletableFuture 是 Java 8 引入的一种 Future 类，支持非阻塞操作和链式调用，非常适合与 @Async 搭配使用。
以下是一个示例：
java
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
@Service
public class UserService {
@Async
public CompletableFuture<String> getUserInfo(String userId) {
try {
// 模拟耗时操作
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
return CompletableFuture.completedFuture("用户信息：" + userId);
}
}然后，在控制器中调用 getUserInfo 方法时，可以使用 CompletableFuture 的 thenApply、thenAccept 等方法来处理异步结果：
java
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
@RestController
public class UserController {
@Autowired
private UserService userService;
@GetMapping("/user-info")
public CompletableFuture<String> getUserInfo(@RequestParam String userId) {
return userService.getUserInfo(userId).thenApply(info -> "异步返回：" + info);
}
}在这个示例中，getUserInfo 异步返回用户信息，并通过 thenApply 进一步处理。
错误处理
在异步方法中，异常不会直接抛回调用者，因此我们需要额外处理异常。通常的做法是在方法中捕获并记录异常，或者使用 CompletableFuture 的 exceptionally 方法处理。
java
@Async
public CompletableFuture<String> getUserInfo(String userId) {
try {
// 模拟耗时操作
Thread.sleep(3000);
return CompletableFuture.completedFuture("用户信息：" + userId);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
return CompletableFuture.failedFuture(e);
}
}或者在调用方处理：
java
userService.getUserInfo(userId)
.thenApply(info -> "异步返回：" + info)
.exceptionally(ex -> "异步处理出现异常：" + ex.getMessage());@Async 注解的限制与失效场景
@Async 注解虽然非常方便，但并非在任何情况下都能生效。理解这些限制可以帮助我们在开发时避开潜在的问题。以下是一些典型的失效场景：
1. 方法必须是 public 的
Spring 的 AOP（面向切面编程）代理机制在使用 @Async 时有一个约定：只有 public 方法上的 @Async 注解才能生效。这是因为 Spring AOP 通过代理对象来执行异步调用，非 public 的方法不会被代理对象所访问，因此 @Async 将失效。
2. 同类方法内部调用
如果类 A 中的方法 A1 调用了另一个同类中的异步方法 A2（如 this.asyncMethod()），即便 A2 带有 @Async 注解，也不会生效。原因在于，Spring 创建的代理对象只有在外部调用时才会拦截和管理异步调用，而同类方法间的调用直接通过 this 引用，因此不会被代理。
解决方案
可以使用以下方式之一来解决：
- 将异步方法提取到另一个
@Service中，在需要调用的地方注入并调用。 - 通过
ApplicationContext获取当前 Spring 容器内的 Bean，再进行调用。
java
@Autowired
private ApplicationContext applicationContext;
public void someMethod() {
// 通过 Spring 容器获取代理对象并调用异步方法
((YourService) applicationContext.getBean("yourService")).asyncMethod();
}3. 事务管理的干扰
如果异步方法中涉及数据库操作，并且该方法与事务性方法（标记有 @Transactional）的调用存在关联，那么事务可能不会按照预期提交。这是因为 @Transactional 与 @Async 注解可能会出现顺序和隔离级别的冲突。
解决方案
在设计中尽量避免在异步方法中开启或依赖事务，或者将事务管理和异步任务分别封装成不同的业务逻辑层。
小结
@Async 注解提供了一种便捷、强大的方式来实现异步编程。它不仅能够提高系统的并发性能，还能通过自定义线程池、CompletableFuture 异步返回值和错误处理，使开发者灵活地管理异步任务。如果您的 Spring Boot 应用涉及耗时任务，不妨试试 @Async 注解，将其转变为异步操作，带来性能和响应速度的提升。
参考链接
