SpringBoot(一) 多线程与异步

多线程与异步

异步是目的，而多线程是实现这个目的的方法。

1 Java J.U.C线程调度

JDK 1.5新增的java.util.concurrent包，增加了并发编程的很多类。

Executor

定义了方法execute()，用来执行一个任务

public interface Executor {
    void execute(Runnable command);
}

ExecutorService

提供了生命周期管理的方法。

submit()

shutdown()

invokeAll()

invokeAny()

ThreadPoolExecutor

Java提供的线程池类。可自定义线程池大小及线程处理机制。

corePoolSize：线程池的基本大小，即在没有任务需要执行的时候线程池的大小，并且只有在工作队列满了的情况下才会创建超出这个数量的线程。

maximumPoolSize：线程池中允许的最大线程数，线程池中的当前线程数目不会超过该值。

keepAliveTime：线程空闲时间

以poolSize表示当前线程数，新提交一个任务时的处理流程为：

• 如果当前线程池的线程数还没有达到基本大小(poolSize < corePoolSize)，无论是否有空闲的线程新增一个线程处理新提交的任务

• 如果当前线程池的线程数大于或等于基本大小(poolSize >= corePoolSize) 且任务队列未满时，就将新提交的任务提交到阻塞队列排队，等候处理。

• 如果当前线程池的线程数大于或等于基本大小(poolSize >= corePoolSize) 且任务队列满时：

  • 当前poolSize
  • 当前poolSize=maximumPoolSize，那么意味着线程池的处理能力已经达到了极限，此时需要拒绝新增加的任务。至于如何拒绝处理新增的任务，取决于线程池的饱和策略RejectedExecutionHandler。

ScheduledExecutorService

定时调度接口。有4种调度机制：

//带延迟时间的调度，只执行一次，调度之后可通过Future.get()阻塞直至任务执行完毕
public ScheduledFuture schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit);
//带延迟时间的调度，只执行一次，调度之后可通过Future.get()阻塞直至任务执行完毕，并且可以获取执行结果
public  ScheduledFuture schedule(Callable callable, long delay, TimeUnit unit);
//带延迟时间的调度，循环执行，固定频率
public ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit);
//带延迟时间的调度，循环执行，固定延迟
public ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);

ScheduledThreadPoolExecutor

基于线程池的定时调度实现。可以用来在给定延时后执行异步任务或者周期性执行任务。

ScheduledExecutorService4种调度机制的实现。

2 Spring线程调度

TaskExecutor

Spring引入了TaskExecutor接口作为顶层接口。继承至J.U.C的Executor接口。

TaskScheduler

类似于J.U.C中的ScheduledExecutorService，是任务调度的接口。

功能与ScheduledExecutorService差不多，多了一个可传Trigger对象的schedule()方法，可支持Corn表达式进行任务调度。

ScheduledFuture schedule(Runnable task, Trigger trigger);
ScheduledFuture schedule(Runnable task, Date startTime);
ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, Date startTime, long period);
ScheduledFuture scheduleAtFixedRate(Runnable task, long period);
ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, Date startTime, long delay);
ScheduledFuture scheduleWithFixedDelay(Runnable task, long delay);

AsyncTaskExecutor

接口中提供submit()方法执行任务。

ThreadPoolTaskExecutor

Spring提供的线程池类。与Java提供的ThreadPoolExecutor线程池类类似，可以配置线程池属性及拒绝策略。

处理流程与ThreadPoolExecutor一样。

ThreadPoolTaskScheduler

实现TaskScheduler接口，实现了其接口的调度机制。与Java中的ScheduledThreadPoolExecutor类类似。

多了一个可传Trigger对象的schedule()方法，可支持Corn表达式进行任务调度。

3 Spring异步操作

使用@Async注解

标注了@Async注解的方法，称之为异步方法。这些方法将在执行的时候，将会在独立的线程（线程池中获取）中被执行，调用者无需等待它的完成，即可继续其他的操作。

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
    
}

@Async
public void downloadOrder() throws InterruptedException {
    System.out.println("执行开始时间为:" + LocalDateTime.now() + "线程为：" + Thread.currentThread().getName());
    Thread.sleep(10000);
    System.out.println("执行结束时间为:" + LocalDateTime.now() + "线程为：" + Thread.currentThread().getName());
}

@Async标注的方法，在同一个类中调用，无效

4 Spring定时任务的几个实现

4.1 基于@Scheduled注解

@Configuration      //标记为配置类
@EnableScheduling   //开启定时任务，可以放到启动类中
public class OrderScheduler {
    //定时任务执行周期，采用Corn表达式
    @Scheduled(cron = "0/5 * * * * ?")
    public void downloadOrder() {
        System.out.println("执行开始时间为:" + LocalDateTime.now() + "线程为：" + Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(10000);
        System.out.println("执行结束时间为:" + LocalDateTime.now() + "线程为：" + Thread.currentThread().getName());
    }
}
//并不是每5秒执行一次，上次执行的结果会影响到下次运行。这个相当于10s运行一次了。

@Scheduled注解也可以直接指定时间间隔，如：@Scheduled(fixedRate=5000)

实现本质是基于Java中的ScheduledExecutorService类的schedule方法。

基于@Scheduled注解默认为单线程的。

标注了@Scheduled的方法，执行时是单线程的，也就是说，上次运行的结果会影响到下一次的执行。

4.2 基于SchedulingConfigurer接口

@FunctionalInterface
public interface SchedulingConfigurer {
	void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar taskRegistrar);
}

ScheduledTaskRegistrar类

实现SchedulingConfigurer接口，实现configureTasks方法，方法传入ScheduledTaskRegistrar类对象。

几种定时任务类型：

• CronTask：根据Cron表达式执行定时任务
• TriggerTask：按照Trigger触发器触发执行，可以动态改变定时任务的执行
• FixedRateTask：固定速度执行
• FixedDelayTask：固定延迟执行

@EnableScheduling //启动类，设置定时任务开关
@SpringBootApplication
public class MatrixApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MatrixApplication.class, args);
    }

}

@Component
public class TestScheduler implements SchedulingConfigurer {

    @Override
    public void configureTasks(ScheduledTaskRegistrar scheduledTaskRegistrar) {
        scheduledTaskRegistrar.addTriggerTask(() -> System.out.println("执行时间：" + LocalDateTime.now()), new CronTrigger("0/2 * * * * ?"));
    }
}

SchedulingConfigurer配置类比@Scheduled注解多了一个TriggerTask，更加灵活，其他的差不多。

4.3 基于注解设定多线程定时任务

@Scheduled注解默认为单线程的，我们可以使用@Async注解启用多线程。

@Configuration      //标记为配置类
@EnableAsync        //开启多线程
@EnableScheduling   //开启定时任务，可以放到启动类中
public class OrderScheduler {
    //定时任务执行周期，采用Corn表达式
    @Async
    @Scheduled(cron = "0/5 * * * * ?")
    public void downloadOrder() {
        System.out.println("执行开始时间为:" + LocalDateTime.now() + "线程为：" + Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(10000);
        System.out.println("执行结束时间为:" + LocalDateTime.now() + "线程为：" + Thread.currentThread().getName());
    }
}

同一个任务的每一次定时任务执行，都会开辟一个新的线程，不会影响到下一次任务的执行。

4.4 ThreadPoolTaskScheduler

利用线程池实现任务调度。

@Resource
private ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler;

@GetMapping("/start")
public void test() {
    threadPoolTaskScheduler.schedule(() -> System.out.println("第" + i + "执行时间：" + LocalDateTime.now()), new CronTrigger("0/2 * * * * ?"));
}

4.5 整合Quartz

略

定时任务内部的方法可以结合@Async注解使用达到多线程的目的

参考文章

1. https://www.cnblogs.com/frankyou/p/10135212.html
2. https://blog.csdn.net/weixin_43168010/article/details/97613895