Java中基于DeferredResult的异步服务详解
一. 简介
Servlet3.0提供了基于servlet的异步处理api,Spring MVC只是将这些api进行了一系列的封装,从而实现了DeferredResult。
DeferredResult字面意思是"延迟结果",它允许Spring MVC收到请求后,立即释放(归还)容器线程,以便容器可以接收更多的外部请求,提升吞吐量,与此同时,DeferredResult将陷入阻塞,直到我们主动将结果set到DeferredResult,最后,DeferredResult会重新申请容器线程,并将本次请求返回给客户端。
二. 使用
1. 监听器 onTimeout()
当deferredResult被创建出来之后,执行setResult()之前,这之间的时间超过设定值时(比如下方案例中设置为5秒超时),则被判定为超时。
DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<String>(5 * 1000L);
// 设置超时事件
deferredResult.onTimeout(() -> {
System.out.println("异步线程执行超时, 异步线程的名称: " + Thread.currentThread().getName());
deferredResult.setResult("异步线程执行超时");
});2. 监听器 onError()
当onTimeout()或onCompletion()等回调函数中的代码报错时,则会执行监听器onError()的回调函数。
PS: DeferredResult之外的代码报错不会影响到onError()。
DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<String>(5 * 1000L);
// 设置异常事件
deferredResult.onError((throwable) -> {
System.out.println("异步请求出现错误,异步线程的名称: " + Thread.currentThread().getName() + "异常: " + throwable);
deferredResult.setErrorResult("异步线程执行出错");
});3. 监听器 onCompletion()
代码任意位置调用了同一个DeferredResult的setResult()后,则会被DeferredResult的onCompletion()监听器捕获到。
Spring会任选一条容器线程来执行onCompletion( )中的代码(由于请求线程已被释放(归还),所以此处可能再次由同一条请求线程来处理,也可能由其他线程来处理)。
DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<String>(5 * 1000L);
// 设置完成事件
deferredResult.onCompletion(() -> {
System.out.println("异步线程执行完毕,异步线程的名称: " + Thread.currentThread().getName());
});完整的代码为:
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.context.request.async.DeferredResult;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
@RestController
public class DemoController {
// 自定义线程池
public static ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
@GetMapping("/demo")
public DeferredResult<String> demoResult() {
System.out.println("容器线程: " + Thread.currentThread().getName());
// 创建DeferredResult对象,设置超时时长 20秒
DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<String>(5 * 1000L);
// 设置超时事件
deferredResult.onTimeout(() -> {
System.out.println("异步线程执行超时, 异步线程的名称: " + Thread.currentThread().getName());
// throw new RuntimeException("超时事件报错了!");
deferredResult.setResult("异步线程执行超时");
});
// 设置异常事件
deferredResult.onError((throwable) -> {
System.out.println("异步请求出现错误,异步线程的名称: " + Thread.currentThread().getName() + "异常: " + throwable);
deferredResult.setErrorResult("异步线程执行出错");
});
// 设置完成事件
deferredResult.onCompletion(() -> {
System.out.println("异步线程执行完毕,异步线程的名称: " + Thread.currentThread().getName());
});
exec.execute(() -> {
System.out.println("[线程池] 异步线程的名称: " + Thread.currentThread().getName());
deferredResult.setResult("异步线程执行完毕");
});
System.out.println("Servlet thread release");
return deferredResult;
}
}三. 拓展
有些业务场景下,我们希望新的请求触发(激活)之前陷入阻塞的请求,此外可以通过不同的key来区分不同的请求。
比如apollo在实现时就利用了DeferredResult。客户端向服务器端发送轮询请求,服务端收到请求后,会立刻释放容器线程,并阻塞本次请求,若apollo托管的配置文件没有发生任何改变,则轮询请求会超时(返回304)。当有新的配置发布时,服务端会调用DeferredResult setResult()方法,进入onCompletion(),并使尚未超时的轮寻请求正常返回(200)。
大概如下:
@SpringBootApplication
public class DemoApplication implements WebMvcConfigurer {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
}
}
import com.google.common.collect.HashMultimap;
import com.google.common.collect.Multimap;
import com.google.common.collect.Multimaps;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.context.request.async.DeferredResult;
import java.util.Collection;
@RestController
public class ApolloController {
private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());
//guava中的Multimap,多值map,对map的增强,一个key可以保持多个value
private Multimap<String, DeferredResult<String>> watchRequests = Multimaps.synchronizedSetMultimap(HashMultimap.create());
//模拟长轮询
@RequestMapping(value = "/watch/{namespace}", method = RequestMethod.GET, produces = "text/html")
public DeferredResult<String> watch(@PathVariable("namespace") String namespace) {
logger.info("Request received");
DeferredResult<String> deferredResult = new DeferredResult<>();
//当deferredResult完成时(不论是超时还是异常还是正常完成),移除watchRequests中相应的watch key
deferredResult.onCompletion(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("remove key:" + namespace);
watchRequests.remove(namespace, deferredResult);
}
});
watchRequests.put(namespace, deferredResult);
logger.info("Servlet thread released");
return deferredResult;
}
//模拟发布namespace配置
@RequestMapping(value = "/publish/{namespace}", method = RequestMethod.GET, produces = "text/html")
public Object publishConfig(@PathVariable("namespace") String namespace) {
if (watchRequests.containsKey(namespace)) {
Collection<DeferredResult<String>> deferredResults = watchRequests.get(namespace);
Long time = System.currentTimeMillis();
//通知所有watch这个namespace变更的长轮训配置变更结果
for (DeferredResult<String> deferredResult : deferredResults) {
deferredResult.setResult(namespace + " changed:" + time);
}
}
return "success";
}
}当请求超时的时候会产生AsyncRequestTimeoutException,我们定义一个全局异常捕获类:
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseStatus;
import org.springframework.web.context.request.async.AsyncRequestTimeoutException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
@ControllerAdvice
class GlobalControllerExceptionHandler {
protected static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(GlobalControllerExceptionHandler.class);
@ResponseStatus(HttpStatus.NOT_MODIFIED)//返回304状态码
@ResponseBody
@ExceptionHandler(AsyncRequestTimeoutException.class) //捕获特定异常
public void handleAsyncRequestTimeoutException(AsyncRequestTimeoutException e, HttpServletRequest request) {
System.out.println("handleAsyncRequestTimeoutException");
}
}然后我们通过postman工具发送请求//localhost:8080/watch/mynamespace,请求会挂起,60秒后,DeferredResult超时,客户端正常收到了304状态码,表明在这个期间配置没有变更过。
然后我们在模拟配置变更的情况,再次发起请求//localhost:8080/watch/mynamespace,等待个10秒钟(不要超过60秒),然后调用//localhost:8080/publish/mynamespace,发布配置变更。这时postman会立刻收到response响应结果:
mynamespace changed:1538880050147
表明在轮训期间有配置变更过。
这里我们用了一个MultiMap来存放所有轮训的请求,Key对应的是namespace,value对应的是所有watch这个namespace变更的异步请求DeferredResult,需要注意的是:在DeferredResult完成的时候记得移除MultiMap中相应的key,避免内存溢出请求。
采用这种长轮询的好处是,相比一直循环请求服务器,实例一多的话会对服务器产生很大的压力,http长轮询的方式会在服务器变更的时候主动推送给客户端,其他时间客户端是挂起请求的,这样同时满足了性能和实时性。
四. DeferredResult与Callable的区别
DeferredResult和Callable都可以在Controller层的方法中直接返回,请求收到后,释放容器线程,在另一个线程中通过异步的方式执行任务,最后将请求返回给客户端。
不同之处在于,使用Callable时,当其它线程中的任务执行完毕后,请求会立刻返回给客户端,而DeferredResult则需要用户在代码中手动set值到DeferredResult,否则即便异步线程中的任务执行完毕,DeferredResult仍然不会向客户端返回任何结果。
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