前言
当一个 HTTP 请求到达 Tomcat，Tomcat 将会从线程池中取出线程，然后按照如下流程处理请求：
- 将请求信息解析为
HttpServletRequest - 分发到具体 Servlet 处理相应的业务
- 通过
HttpServletResponse将响应结果返回给等待客户端
整体流程如下所示：
这是我们日常最常用同步请求模型，所有动作都交给同一个 Tomcat 线程处理，所有动作处理完成，线程才会被释放回线程池。
想象一下如果业务需要较长时间处理，那么这个 Tomcat 线程其实一直在被占用，随着请求越来越多，可用 I/O 线程越来越少，直到被耗尽。这时后续请求只能等待空闲 Tomcat 线程，这将会加长了请求执行时间。
如果客户端不关心返回业务结果，这时我们可以自定义线程池，将请求任务提交给线程池，然后立刻返回。
也可以使用 Spring Async 任务，大家感兴趣可以自行查找一下资料
但是很多场景下，客户端需要处理返回结果，我们没办法使用上面的方案。在 Servlet2 时代，我们没办法优化上面的方案。
不过等到 Servlet3 ，引入异步 Servelt 新特性，可以完美解决上面的需求。
异步 Servelt 执行请求流程：
- 将请求信息解析为
HttpServletRequest - 分发到具体
Servlet处理,将业务提交给自定义业务线程池，请求立刻返回，Tomcat 线程立刻被释放 - 当业务线程将任务执行结束，将会将结果转交给 Tomcat 线程
- 通过
HttpServletResponse将响应结果返回给等待客户端
引入异步 Servelt3 整体流程如下：
使用异步 Servelt，Tomcat 线程仅仅处理请求解析动作，所有耗时较长的业务操作全部交给业务线程池，所以相比同步请求， Tomcat 线程可以处理 更对请求。
虽然我们将业务处理交给业务线程池异步处理，但是对于客户端来讲，其还在同步等待响应结果。
可能有些同学会觉得异步请求将会获得更快响应时间，其实不是的，相反可能由于引入了更多线程，增加线程上下文切换时间。
虽然没有降低响应时间，但是通过请求异步化带来其他明显优点：
- 可以处理更高并发连接数，提高系统整体吞吐量
- 请求解析与业务处理完全分离，职责单一
- 自定义业务线程池，我们可以更容易对其监控，降级等处理
- 可以根据不同业务，自定义不同线程池，相互隔离，不用互相影响
所以具体使用过程，我们还需要进行的相应的压测，观察响应时间以及吞吐量等其他指标，综合选择。
异步 Servelt 使用方式
异步 Servelt 使用方式不是很难，小黑哥总结就是就是下面三板斧：
HttpServletRequest#startAsync获取AsyncContext异步上下文对象- 使用自定义的业务线程池处理业务逻辑
- 业务线程处理结束，通过
AsyncContext#complete返回响应结果
下面的例子将会使用 SpringBoot ，Web 容器选择 Tomcat
示例代码如下：
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
@RequestMapping("/hello")
public void hello(HttpServletRequest request) {
AsyncContext asyncContext = request.startAsync();
// 超时时间
asyncContext.setTimeout(10000);
executorService.submit(() -> {
try {
// 休眠 5s，模拟业务操作
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
// 输出响应结果
asyncContext.getResponse().getWriter().println("hello world");
log.info("异步线程处理结束");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
asyncContext.complete();
}
});
log.info("servlet 线程处理结束");
}
浏览器访问该请求将会同步等待 5s 得到输出响应，应用日志输出结果如下：
2020-03-24 07:27:08.997 INFO 79257 --- [nio-8087-exec-4] com.xxxx : servlet 线程处理结束
2020-03-24 07:27:13.998 INFO 79257 --- [pool-1-thread-3] com.xxxx : 异步线程处理结束
这里我们需要注意设置合理的超时时间，防止客户端长时间等待。
SpringMVC
Servlet3 API ，无法使用 SpringMVC 为我们提供的特性，我们需要自己处理响应信息，处理方式相对繁琐。
SpringMVC 3.2 基于 Servelt3 引入异步请求处理方式，我们可以跟使用同步请求一样，方便使用异步请求。
SpringMVC 提供有两种异步方式，只要将 Controller 方法返回值修改下述类即可：
DeferredResultCallable
DeferredResult
DeferredResult 是 SpringMVC 3.2 之后引入新的类，只要让请求方法返回 DeferredResult，就可以快速使用异步请求，示例代码如下：
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
@RequestMapping("/hello_v1")
public DeferredResult<String> hello_v1() {
// 设置超时时间
DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>(7000L);
// 异步线程处理结束，将会执行该回调方法
deferredResult.onCompletion(() -> {
log.info("异步线程处理结束");
});
// 如果异步线程执行时间超过设置超时时间,将会执行该回调方法
deferredResult.onTimeout(() -> {
log.info("异步线程超时");
// 设置返回结果
deferredResult.setErrorResult("timeout error");
});
deferredResult.onError(throwable -> {
log.error("异常", throwable);
// 设置返回结果
deferredResult.setErrorResult("other error");
});
executorService.submit(() -> {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
deferredResult.setResult("hello_v1");
// 设置返回结果
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
// 若异步方法内部异常
deferredResult.setErrorResult("error");
}
});
log.info("servlet 线程处理结束");
return deferredResult;
}
创建 DeferredResult 实例时可以传入特定超时时间。另外我们可以设置默认超时时间：
# 异步请求超时时间
spring.mvc.async.request-timeout=2000
如果异步程序执行完成，可以调用 DeferredResult#setResult返回响应结果。此时若有设置 DeferredResult#onCompletion 回调方法，将会触发该回调方法。
Go to implementation(s)
最后 DeferredResult 还提供其他异常的回调方法 onError，起初小黑哥以为只要异步线程内发生异常，就会触发该回调方法。尝试在异步线程内抛出异常，但是无法成功触发。
后续小黑哥查看这个方法的 doc，当 web 容器线程处理异步请求是时发生异常，才能成功触发。
小黑哥不知道如何才能发生这个异常，有经验的小伙伴们的可以留言告知下。
Callable
Spring 另外还提供一种异步请求使用方式，直接使用 JDK Callable。示例代码如下：
@RequestMapping("/hello_v2")
public Callable<String> hello_v2() {
return new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
log.info("异步方法结束");
return "hello_v2";
}
};
}
默认情况下，直接执行将会输出 WARN 日志：
这是因为默认情况使用 SimpleAsyncTaskExecutor 执行异步请求，每次调用执行都将会新建线程。由于这种方式不复用线程，生产不推荐使用这种方式，所以我们需要使用线程池代替。
我们可以使用如下方式自定义线程池：
@Bean(TaskExecutionAutoConfiguration.APPLICATION_TASK_EXECUTOR_BEAN_NAME)
public AsyncTaskExecutor executor() {
ThreadPoolTaskExecutor threadPoolTaskExecutor = new ThreadPoolTaskExecutor();
threadPoolTaskExecutor.setThreadNamePrefix("test-");
threadPoolTaskExecutor.setCorePoolSize(10);
threadPoolTaskExecutor.setMaxPoolSize(20);
return threadPoolTaskExecutor;
}
注意 Bean 名称一定要是 applicationTaskExecutor，若不一致， Spring 将不会使用自定义线程池。
或者可以直接使用 SpringBoot 配置文件方式配置代替：
# 核心线程数
spring.task.execution.pool.core-size=10
# 最大线程数
spring.task.execution.pool.max-size=20
# 线程名前缀
spring.task.execution.thread-name-prefix=test
# 还有另外一些配置，读者们可以自行配置
这种方式异步请求的超时时间只能通过配置文件方式配置。
spring.mvc.async.request-timeout=10000
如果需要为单独请求的配置特定的超时时间，我们需要使用 WebAsyncTask 包装 Callable 。
@RequestMapping("/hello_v3")
public WebAsyncTask<String> hello_v3() {
System.out.println("asdas");
Callable<String> callable=new Callable<String>() {
@Override
public String call() throws Exception {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
log.info("异步方法结束");
return "hello_v3";
}
};
// 单位 ms
WebAsyncTask<String> webAsyncTask=new WebAsyncTask<>(10000,callable);
return webAsyncTask;
}
总结
SpringMVC 两种异步请求方式，本质上就是帮我们包装 Servlet3 API ，让我们不用关心具体实现细节。虽然日常使用我们一般会选择使用 SpringMVC 两种异步请求方式，但是我们还是需要了解异步请求实际原理。所以大家如果在使用之前，可以先尝试使用 Servlet3 API 练习，后续再使用 SpringMVC。
Reference
- https://www.baeldung.com/spring-deferred-result
- https://spring.io/blog/2012/05/07/spring-mvc-3-2-preview-introducing-servlet-3-async-support
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