SpringBoot(一) 多執行緒與非同步

阿新 • • 發佈：2020-07-09

多執行緒與非同步

非同步是目的，而多執行緒是實現這個目的的方法。

1 Java J.U.C執行緒排程

JDK 1.5新增的java.util.concurrent包，增加了併發程式設計的很多類。

Executor

定義了方法execute()，用來執行一個任務

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

ExecutorService

提供了生命週期管理的方法。

submit()

shutdown()

invokeAll()

invokeAny()

ThreadPoolExecutor

Java提供的執行緒池類。可自定義執行緒池大小及執行緒處理機制。

corePoolSize：執行緒池的基本大小，即在沒有任務需要執行的時候執行緒池的大小，並且只有在工作佇列滿了的情況下才會建立超出這個數量的執行緒。

maximumPoolSize：執行緒池中允許的最大執行緒數，執行緒池中的當前執行緒數目不會超過該值。

keepAliveTime：執行緒空閒時間

以poolSize表示當前執行緒數，新提交一個任務時的處理流程為：

如果當前執行緒池的執行緒數還沒有達到基本大小(poolSize < corePoolSize)，無論是否有空閒的執行緒新增一個執行緒處理新提交的任務
如果當前執行緒池的執行緒數大於或等於基本大小(poolSize >= corePoolSize) 且任務佇列未滿時，就將新提交的任務提交到阻塞佇列排隊，等候處理。
如果當前執行緒池的執行緒數大於或等於基本大小(poolSize >= corePoolSize) 且任務佇列滿時：
- 當前poolSize<maximumPoolSize，那麼就新增執行緒來處理任務
- 當前poolSize=maximumPoolSize，那麼意味著執行緒池的處理能力已經達到了極限，此時需要拒絕新增加的任務。至於如何拒絕處理新增的任務，取決於執行緒池的飽和策略RejectedExecutionHandler。

ScheduledExecutorService

定時排程介面。有4種排程機制：

//帶延遲時間的排程，只執行一次，排程之後可通過Future.get()阻塞直至任務執行完畢
public ScheduledFuture<?> schedule(Runnable command, long delay, TimeUnit unit);
//帶延遲時間的排程，只執行一次，排程之後可通過Future.get()阻塞直至任務執行完畢，並且可以獲取執行結果
public <V> ScheduledFuture<V> schedule(Callable<V> callable, long delay, TimeUnit unit);
//帶延遲時間的排程，迴圈執行，固定頻率
public ScheduledFuture<?> scheduleAtFixedRate(Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit);
//帶延遲時間的排程，迴圈執行，固定延遲
public ScheduledFuture<?> scheduleWithFixedDelay(Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit);

ScheduledThreadPoolExecutor

基於執行緒池的定時排程實現。可以用來在給定延時後執行非同步任務或者週期性執行任務。

ScheduledExecutorService4種排程機制的實現。

2 Spring執行緒排程

TaskExecutor

Spring引入了TaskExecutor介面作為頂層介面。繼承至J.U.C的Executor介面。

TaskScheduler

類似於J.U.C中的ScheduledExecutorService，是任務排程的介面。

功能與ScheduledExecutorService差不多，多了一個可傳Trigger物件的schedule()方法，可支援Corn表示式進行任務排程。

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

介面中提供submit()方法執行任務。

ThreadPoolTaskExecutor

Spring提供的執行緒池類。與Java提供的ThreadPoolExecutor執行緒池類類似，可以配置執行緒池屬性及拒絕策略。

處理流程與ThreadPoolExecutor一樣。

ThreadPoolTaskScheduler

實現TaskScheduler介面，實現了其介面的排程機制。與Java中的ScheduledThreadPoolExecutor類類似。

多了一個可傳Trigger物件的schedule()方法，可支援Corn表示式進行任務排程。

3 Spring非同步操作

使用@Async註解

標註了@Async註解的方法，稱之為非同步方法。這些方法將在執行的時候，將會在獨立的執行緒（執行緒池中獲取）中被執行，呼叫者無需等待它的完成，即可繼續其他的操作。

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig {
    
}

@Async
public void downloadOrder() throws InterruptedException {
    System.out.println("執行開始時間為:" + LocalDateTime.now() + "執行緒為：" + Thread.currentThread().getName());
    Thread.sleep(10000);
    System.out.println("執行結束時間為:" + LocalDateTime.now() + "執行緒為：" + Thread.currentThread().getName());
}

@Async標註的方法，在同一個類中呼叫，無效

4 Spring定時任務的幾個實現

4.1 基於@Scheduled註解

@Configuration      //標記為配置類
@EnableScheduling   //開啟定時任務，可以放到啟動類中
public class OrderScheduler {
    //定時任務執行週期，採用Corn表示式
    @Scheduled(cron = "0/5 * * * * ?")
    public void downloadOrder() {
        System.out.println("執行開始時間為:" + LocalDateTime.now() + "執行緒為：" + Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(10000);
        System.out.println("執行結束時間為:" + LocalDateTime.now() + "執行緒為：" + Thread.currentThread().getName());
    }
}
//並不是每5秒執行一次，上次執行的結果會影響到下次執行。這個相當於10s執行一次了。

@Scheduled註解也可以直接指定時間間隔，如：@Scheduled(fixedRate=5000)

實現本質是基於Java中的ScheduledExecutorService類的schedule方法。

基於@Scheduled註解預設為單執行緒的。

標註了@Scheduled的方法，執行時是單執行緒的，也就是說，上次執行的結果會影響到下一次的執行。

4.2 基於SchedulingConfigurer介面

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

ScheduledTaskRegistrar類

實現SchedulingConfigurer介面，實現configureTasks方法，方法傳入ScheduledTaskRegistrar類物件。

幾種定時任務型別：

CronTask：根據Cron表示式執行定時任務
TriggerTask：按照Trigger觸發器觸發執行，可以動態改變定時任務的執行
FixedRateTask：固定速度執行
FixedDelayTask：固定延遲執行

@EnableScheduling //啟動類，設定定時任務開關
@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("執行時間：" + LocalDateTime.now()), new CronTrigger("0/2 * * * * ?"));
    }
}

SchedulingConfigurer配置類比@Scheduled註解多了一個TriggerTask，更加靈活，其他的差不多。

4.3 基於註解設定多執行緒定時任務

@Scheduled註解預設為單執行緒的，我們可以使用@Async註解啟用多執行緒。

@Configuration      //標記為配置類
@EnableAsync        //開啟多執行緒
@EnableScheduling   //開啟定時任務，可以放到啟動類中
public class OrderScheduler {
    //定時任務執行週期，採用Corn表示式
    @Async
    @Scheduled(cron = "0/5 * * * * ?")
    public void downloadOrder() {
        System.out.println("執行開始時間為:" + LocalDateTime.now() + "執行緒為：" + Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(10000);
        System.out.println("執行結束時間為:" + LocalDateTime.now() + "執行緒為：" + Thread.currentThread().getName());
    }
}

同一個任務的每一次定時任務執行，都會開闢一個新的執行緒，不會影響到下一次任務的執行。

4.4 ThreadPoolTaskScheduler

利用執行緒池實現任務排程。

@Resource
private ThreadPoolTaskScheduler threadPoolTaskScheduler;

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