Java培訓(xùn)：Spring的Async注解線程池擴展方案

　　目錄

　　- [Spring的Async注解線程池擴展方案]

　　- [目錄]

　　- [1. 擴展目的]

　　- [2. 擴展實現(xiàn)]

　　- [2.1 擴展Async注解的執(zhí)行攔截器`AnnotationAsyncExecutionInterceptor`]

　　- [2.2 擴展Async注解的Spring代理顧問`AsyncAnnotationAdvisor`]

　　- [2.3 擴展Async注解的 Spring Bean 后置處理器`AsyncAnnotationBeanPostProcessor`]

　　- [2.4 擴展代理異步配置類`ProxyAsyncConfiguration`]

　　- [2.5 擴展異步代理配置選擇器`AsyncConfigurationSelector`]

　　- [2.6 擴展異步啟動注解`@EnableAsync`]

　　- [3. 額外擴展：給`@Async`注解代理指定線程池]

1. 擴展目的
   

　　1. 異步調(diào)用，改用Spring提供的`@Aysnc`注解實現(xiàn)，代替手寫線程池執(zhí)行。

　　2. 在實際場景中，可能會遇到需要將主線程的一些個性化參數(shù)、變量、數(shù)據(jù)傳遞到子線程中使用的需求。

　　3. `InheritableThreadLocal`可以解決子線程繼承父線程值的需求，但是它存在一些問題。

　　1. `SessionUser.SESSION_USER`是中臺提供，無法修改。

　　2. `InheritableThreadLocal`在線程池機制應(yīng)用中并不友好，不及時在子線程中清除的話，會造成線程安全問題。

　　實現(xiàn)思路有兩種：

　　1. 針對`ThreadLocal`進行擴展，并說服中臺統(tǒng)一改用擴展后的`ThreadLocal`。

　　2. 針對`@EnableAsync`和`@Async`注解進行擴展，將手動copy的代碼寫入到Spring代理類中。

　　第一種要跟中臺打交道，就很煩，能夠天平自己獨立解決，就自己解決。第二種會是一個不錯的選擇，擴展實現(xiàn)也并不困難。

　　2. 擴展實現(xiàn)

　　2.1 擴展Async注解的執(zhí)行攔截器`AnnotationAsyncExecutionInterceptor`

　　類全名：`org.springframework.scheduling.annotation.AnnotationAsyncExecutionInterceptor`

　　從調(diào)試記錄可以分析得出`AnnotationAsyncExecutionInterceptor#invoke`方法，正是創(chuàng)建異步任務(wù)并且執(zhí)行異步任務(wù)的核心代碼所在，我們要做的就是重寫這個方法，將父線程的運行參數(shù)手動copy到子線程任務(wù)體中。

　　2.2 擴展Async注解的Spring代理顧問`AsyncAnnotationAdvisor`

　　我們依靠追蹤`AnnotationAsyncExecutionInterceptor`的構(gòu)造方法調(diào)用，定位到了它。

　　全類名：`org.springframework.scheduling.annotation.AsyncAnnotationAdvisor`

　　> 補充說明：代理顧問(`Advisor`)、建議(`Advice`)以及Spring代理實現(xiàn)原理

　　>

　　> Spring `@EnableAsync`默認(rèn)的代理模式是 JDK 代理，代理機制如下：

　　>

　　> Spring 一個 Bean 會在 `BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization()`這個生命周期環(huán)節(jié)，遍歷所有的`BeanPostProcessor`實例，判斷Bean是否符合代理條件，如果符合代理條件，就給 Bean 代理對象中追加建議(`Advice`)對象，這樣就完成了代理。

　　>

　　> 而建議(`Advice`)對象是由顧問(`Advisor`)對象創(chuàng)建和提供。

　　>

　　> 上一小節(jié)提到的異步執(zhí)行攔截器`AnnotationAsyncExecutionInterceptor`就是實現(xiàn)了`Advice`接口的類。

　　在`@Async`注解的代理過程中，異步執(zhí)行攔截器`AnnotationAsyncExecutionInterceptor`就是通過`AsyncAnnotationAdvisor#buildAdvice`方法創(chuàng)建的。

　　所以，當(dāng)我們想要將擴展的新的異步執(zhí)行攔截器`LibraAnnotationAsyncExecutionInterceptor`用起來，則需要相應(yīng)的，還要把`AsyncAnnotationAdvisor#buildAdvice`方法重寫。

　　2.3 擴展Async注解的 Spring Bean 后置處理器`AsyncAnnotationBeanPostProcessor`

　　我們依靠追蹤`AsyncAnnotationAdvisor`的構(gòu)造方法調(diào)用，定位到了它。

　　類全名：`org.springframework.scheduling.annotation.AsyncAnnotationBeanPostProcessor`

　　這個沒什么好說的，Spring Bean 的生命周期其中一環(huán)。是 Spring Bean 實現(xiàn)代理的起點。

　　開發(fā)人員可以自定義一個`BeanPostProcessor`類，把它注冊到 Bean 容器中，它就會自動生效，并將后續(xù)的每一個 Bean 實例進行條件判斷以及進行代理。

　　我們要重寫的方法是：`AsyncAnnotationBeanPostProcessor#setBeanFactory`。這個方法構(gòu)造了異步代理顧問`AsyncAnnotationAdvisor`對象。

　　2.4 擴展代理異步配置類`ProxyAsyncConfiguration`

　　`AsyncAnnotationBeanPostProcessor`不是一般的 Spring Bean。它有幾個限制，導(dǎo)致它不能直接通過`@Component`或者`@Configuration`來創(chuàng)建實例。

1. `AsyncAnnotationBeanPostProcessor`僅僅是實現(xiàn)了基于 JDK 代理，如果開發(fā)決定另外一種(基于ASPECTJ編織)，那么它就應(yīng)該受到某種條件判斷來進行 Bean 實例化。
   
   

　　2. `AsyncAnnotationBeanPostProcessor`還需要配置指定的線程池、排序等等屬性，所以無法直接使用`@Component`注解注冊為 Bean。

　　我們閱讀一下`@EnableAsync`注解源碼：

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(AsyncConfigurationSelector.class)
public @interface EnableAsync {
    Class<? extends Annotation> annotation() default Annotation.class;
    boolean proxyTargetClass() default false;
    AdviceMode mode() default AdviceMode.PROXY;
    int order() default Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
}
```

　　進一步閱讀`AsyncConfigurationSelector`的源碼：

public class AsyncConfigurationSelector extends AdviceModeImportSelector<EnableAsync> {

    private static final String ASYNC_EXECUTION_ASPECT_CONFIGURATION_CLASS_NAME =
            "org.springframework.scheduling.aspectj.AspectJAsyncConfiguration";


    /**
   * 分別為EnableAsync.mode()的PROXY和ASPECTJ值返回{@link ProxyAsyncConfiguration}或{@code AspectJAsyncConfiguration} 。
     */
    @Override
    @Nullable
    public String[] selectImports(AdviceMode adviceMode) {
        switch (adviceMode) {
            case PROXY:
                return new String[] {ProxyAsyncConfiguration.class.getName()};
            case ASPECTJ:
                return new String[] {ASYNC_EXECUTION_ASPECT_CONFIGURATION_CLASS_NAME};
            default:
                return null;
        }
    }

}
```

　　謎底揭曉，`ProxyAsyncConfiguration`原來是在這里開始注冊到 Spring 容器中的。

　　Spring Boot 啟動后，會根據(jù)`@EnableAsync`注解的`mode()`方法的具體值，來決定整個Spring的 Bean 代理機制。

　　既然 Spring 代理機制只會有一種，所以，也就只會在兩種機制的配置類中選擇其中一個來進行實例化。

　　而默認(rèn)`EnableAsync$mode()`默認(rèn)值是`AdviceMode.PROXY`，所以默認(rèn)采用 JDK 代理機制。

　　2.5 擴展異步代理配置選擇器`AsyncConfigurationSelector`

　　類全名：`org.springframework.scheduling.annotation.AsyncConfigurationSelector`

　　2.6 擴展異步啟動注解`@EnableAsync`

　　類全名：`org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync`

　　3. 額外擴展：給`@Async`注解代理指定線程池

　　`@Async`會自動根據(jù)類型`TaskExecutor.class`從 Spring Bean 容器中找一個已經(jīng)實例化的異步任務(wù)執(zhí)行器(線程池)。如果找不到，則另尋他路，嘗試從 Spring Bean 容器中查找名稱為`taskExecutor`的`Executor.class`實例。最后都還是未找到呢，就默認(rèn)自動`new`一個`SimpleAsyncTaskExecutor`來用。

　　> 補充說明：`TaskExecutor.class`是Spring定義的，而`Executor.class`JDK定義的。

　　場景：其他小伙伴、或者舊代碼已經(jīng)實現(xiàn)過了一個線程池，但是這個線程池，是個`Executor.class`類型，且 Bean 實例名稱不是`taskExecutor`(假設(shè)是`libraThreadPool`)，正常情況下`@Async`根本無法找到它。

　　需求：通過配置，將`@Async`的默認(rèn)線程池，指定為名為`libraThreadPool`的`Executor.class`類型線程池。

　　我們只需要注冊一個實現(xiàn)`AsyncConfigurer`接口的配置類

　　`org.springframework.scheduling.annotation.AbstractAsyncConfiguration#setConfigurers`：

/**
     * Collect any {@link AsyncConfigurer} beans through autowiring.
     */
    @Autowired(required = false)
    void setConfigurers(Collection<AsyncConfigurer> configurers) {
        if (CollectionUtils.isEmpty(configurers)) {
            return;
        }
        if (configurers.size() > 1) {
            throw new IllegalStateException("Only one AsyncConfigurer may exist");
        }
        AsyncConfigurer configurer = configurers.iterator().next();
        this.executor = configurer::getAsyncExecutor;
        this.exceptionHandler = configurer::getAsyncUncaughtExceptionHandler;
    }
```