什么是 Spring MVC 的异步请求处理？

Spring MVC 的异步请求处理是一种机制，允许 Web 应用程序在处理耗时操作（如 I/O 操作、调用外部服务等）时，释放 Servlet 容器的请求处理线程，从而提高服务器的吞吐量和伸缩性。

传统的同步请求处理模型（Thread-Per-Request）中，每个请求都会占用一个 Servlet 容器线程，直到请求处理完成并返回响应。如果某个请求涉及到长时间的等待（例如，等待数据库查询、外部 API 调用），那么这个线程就会被阻塞，无法处理其他新的请求。当并发请求量很大时，线程池可能会耗尽，导致服务器响应缓慢甚至无响应。

异步请求处理通过以下方式解决了这个问题：

接收请求：当一个请求到达 DispatcherServlet 时，它像往常一样将请求路由到相应的 Controller 方法。
启动异步处理 ：如果 Controller 方法被设计为异步的，它会立即返回一个特殊的类型（如 Callable、DeferredResult、ResponseBodyEmitter 等），而不是直接返回响应数据或视图名。
释放容器线程 ：Spring MVC 识别到这个特殊返回类型后，会通知 Servlet 容器（需要 Servlet 3.0+ 支持）该请求将进行异步处理。此时，Servlet 容器会释放当前处理该请求的线程，使其可以返回到线程池去处理其他新的传入请求。HTTP 连接本身保持打开状态。
执行耗时操作 ：耗时的操作会在一个单独的线程 中执行（通常由 Spring 配置的 TaskExecutor 管理，或者在 DeferredResult 的情况下，由应用程序的其他部分触发）。
完成处理并发送响应 ：当耗时操作完成后，它会设置结果（对于 Callable 是返回值，对于 DeferredResult 是通过 setResult() 方法）。Spring MVC (或 Servlet 容器) 会检测到异步处理已完成，然后从线程池中获取一个线程（可能是之前释放的那个，也可能是另一个），将结果打包成 HTTP 响应并发送给客户端。

核心组件和返回类型：

Callable<V>：

最简单的方式。Controller 方法返回一个 Callable<V>。
Spring MVC 会将 Callable 提交给一个 TaskExecutor 在单独的线程中执行其 call() 方法。
call() 方法的返回值将作为响应体（如果使用了 @ResponseBody）或模型数据。

示例：

java 复制代码

@GetMapping("/async-callable")
@ResponseBody
public Callable<String> processAsyncCallable() {
    log.info("Controller thread: " + Thread.currentThread().getName());
    return () -> {
        Thread.sleep(2000); // 模拟耗时操作
        log.info("Async task thread: " + Thread.currentThread().getName());
        return "Callable result";
    };
}

DeferredResult<V>：

更灵活的方式。Controller 方法返回一个 DeferredResult<V>。
Controller 立即返回，但结果 (V) 将在未来的某个时间点由其他线程 （例如，消息队列监听器、定时任务、外部事件触发等）通过调用 DeferredResult.setResult(V) 来设置。
提供了超时处理 (onTimeout) 和完成处理 (onCompletion) 的回调。

示例：

java 复制代码

private final Map<String, DeferredResult<String>> deferredResults = new ConcurrentHashMap<>();

@GetMapping("/async-deferred")
@ResponseBody
public DeferredResult<String> processAsyncDeferred(@RequestParam String requestId) {
    log.info("Controller thread: " + Thread.currentThread().getName() + " for request: " + requestId);
    DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>(5000L, "Timeout!"); // 5秒超时

    deferredResults.put(requestId, deferredResult);

    deferredResult.onCompletion(() -> {
        log.info("DeferredResult completed for " + requestId);
        deferredResults.remove(requestId);
    });
    deferredResult.onTimeout(() -> {
        log.info("DeferredResult timed out for " + requestId);
        deferredResults.remove(requestId); // 确保移除
        // deferredResult.setErrorResult("Timeout occurred"); // 可以设置错误结果
    });

    // 模拟一个外部事件在2秒后设置结果
    // 在实际应用中，这可能是由消息队列消费者、另一个服务的回调等触发
    new Thread(() -> {
        try {
            Thread.sleep(2000);
            if (deferredResults.containsKey(requestId)) {
                log.info("Setting result from another thread: " + Thread.currentThread().getName());
                deferredResults.get(requestId).setResult("Deferred result for " + requestId);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
            if (deferredResults.containsKey(requestId)) {
                deferredResults.get(requestId).setErrorResult("Interrupted while processing");
            }
        }
    }).start();

    log.info("Servlet thread released for request: " + requestId);
    return deferredResult;
}

ResponseBodyEmitter / SseEmitter / StreamingResponseBody：
- 用于流式传输数据。允许服务器分块地向客户端发送多个数据对象，而不是一次性发送整个响应。
- ResponseBodyEmitter: 通用的流式响应体。
- SseEmitter: 专门用于 Server-Sent Events (SSE)。
- StreamingResponseBody: 允许直接向 OutputStream 写入数据，适合大文件下载等。

如何启用异步支持：

Servlet 3.0+ 容器：这是前提条件（如 Tomcat 7+, Jetty 8+）。

web.xml (如果使用) ：

xml 复制代码

<servlet>
    <servlet-name>dispatcher</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
    <async-supported>true</async-supported> <!-- 启用异步支持 -->
</servlet>
<filter>
    <filter-name>someFilter</filter-name>
    <filter-class>com.example.MyFilter</filter-class>
    <async-supported>true</async-supported> <!-- 过滤器也需要支持异步 -->
</filter>

JavaConfig (Spring Boot 推荐) ：Spring Boot 会自动配置 DispatcherServlet 和常用 Filter 的 async-supported 为 true。

TaskExecutor 配置 ：Spring MVC 会使用一个 AsyncTaskExecutor 来执行 Callable 返回的任务。你可以自定义这个执行器：

java 复制代码

@Configuration
@EnableAsync // 启用Spring的异步方法执行能力，这里主要是为了配置 TaskExecutor
public class AsyncConfig implements WebMvcConfigurer {
    @Override
    public void configureAsyncSupport(AsyncSupportConfigurer configurer) {
        ThreadPoolTaskExecutor taskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        taskExecutor.setCorePoolSize(5);
        taskExecutor.setMaxPoolSize(10);
        taskExecutor.setQueueCapacity(25);
        taskExecutor.setThreadNamePrefix("mvc-async-");
        taskExecutor.initialize();
        configurer.setTaskExecutor(taskExecutor);
        configurer.setDefaultTimeout(30000); // 默认超时时间
    }
}

优点：

提高吞吐量和伸缩性：通过释放容器线程，服务器可以用更少的线程处理更多的并发请求，特别是在有大量慢速 I/O 操作时。
改善用户体验：服务器在高负载下仍能保持响应，新请求不会因为线程池耗尽而被阻塞或拒绝。
资源高效利用：容器线程不会因为等待 I/O 而空闲，它们可以去处理其他任务。

适用场景：

调用外部 Web 服务或 API。
执行耗时的数据库查询。
与消息队列交互。
实现长轮询（Long Polling）或 Comet 式应用（DeferredResult 非常适合）。
流式传输大量数据或 Server-Sent Events (ResponseBodyEmitter, SseEmitter)。

注意事项：

复杂性增加：异步编程比同步编程更复杂，需要考虑线程安全、错误处理、上下文传播（如安全上下文）等问题。
不是银弹：它不会让慢操作变快，只是让服务器在等待慢操作时能更有效地处理其他请求。客户端仍然需要等待操作完成。
线程池管理：需要合理配置用于执行异步任务的线程池，避免成为新的瓶颈。
错误处理 ：DeferredResult 提供了 onError 回调，Callable 抛出的异常会被 Spring MVC 捕获并处理。

总而言之，Spring MVC 的异步请求处理是一个强大的特性，它通过利用 Servlet 3.0+ 的异步能力，使得应用程序能够更有效地处理 I/O 密集型操作，从而提高整体性能和可伸缩性。