Spring Boot中使用@Async的時候，千萬別忘了執行緒池的配置！

程式猿DD發表於2021-09-16
Spring Boot執行緒

上一篇我們介紹了如何使用@Async註解來建立非同步任務，我可以用這種方法來實現一些併發操作，以加速任務的執行效率。但是，如果只是如前文那樣直接簡單的建立來使用，可能還是會碰到一些問題。存在有什麼問題呢？先來思考下，下面的這個介面，通過非同步任務加速執行的實現，是否存在問題或風險呢？

@RestController
public class HelloController {

    @Autowired
    private AsyncTasks asyncTasks;
        
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        // 將可以並行的處理邏輯，拆分成三個非同步任務同時執行
        CompletableFuture<String> task1 = asyncTasks.doTaskOne();
        CompletableFuture<String> task2 = asyncTasks.doTaskTwo();
        CompletableFuture<String> task3 = asyncTasks.doTaskThree();
        
        CompletableFuture.allOf(task1, task2, task3).join();
        return "Hello World";
    }
}

雖然，從單次介面呼叫來說，是沒有問題的。但當介面被客戶端頻繁呼叫的時候，非同步任務的數量就會大量增長：3 x n（n為請求數量），如果任務處理不夠快，就很可能會出現記憶體溢位的情況。那麼為什麼會記憶體溢位呢？根本原因是由於Spring Boot預設用於非同步任務的執行緒池是這樣配置的：

圖中我標出的兩個重要引數是需要關注的：

  • queueCapacity：緩衝佇列的容量，預設為INT的最大值（2的31次方-1）。
  • maxSize：允許的最大執行緒數，預設為INT的最大值（2的31次方-1）。

所以，預設情況下，一般任務佇列就可能把記憶體給堆滿了。所以，我們真正使用的時候，還需要對非同步任務的執行執行緒池做一些基礎配置，以防止出現記憶體溢位導致服務不可用的問題。

配置預設執行緒池

預設執行緒池的配置很簡單，只需要在配置檔案中完成即可，主要有以下這些引數：

spring.task.execution.pool.core-size=2
spring.task.execution.pool.max-size=5
spring.task.execution.pool.queue-capacity=10
spring.task.execution.pool.keep-alive=60s
spring.task.execution.pool.allow-core-thread-timeout=true
spring.task.execution.shutdown.await-termination=false
spring.task.execution.shutdown.await-termination-period=
spring.task.execution.thread-name-prefix=task-

具體配置含義如下：

  • spring.task.execution.pool.core-size：執行緒池建立時的初始化執行緒數，預設為8
  • spring.task.execution.pool.max-size：執行緒池的最大執行緒數，預設為int最大值
  • spring.task.execution.pool.queue-capacity：用來緩衝執行任務的佇列，預設為int最大值
  • spring.task.execution.pool.keep-alive：執行緒終止前允許保持空閒的時間
  • spring.task.execution.pool.allow-core-thread-timeout：是否允許核心執行緒超時
  • spring.task.execution.shutdown.await-termination：是否等待剩餘任務完成後才關閉應用
  • spring.task.execution.shutdown.await-termination-period：等待剩餘任務完成的最大時間
  • spring.task.execution.thread-name-prefix：執行緒名的字首，設定好了之後可以方便我們在日誌中檢視處理任務所在的執行緒池

動手試一試

我們直接基於之前chapter7-5的結果來進行如下操作。

首先，在沒有進行執行緒池配置之前，可以先執行一下單元測試：

@Test
public void test1() throws Exception {
    long start = System.currentTimeMillis();

    CompletableFuture<String> task1 = asyncTasks.doTaskOne();
    CompletableFuture<String> task2 = asyncTasks.doTaskTwo();
    CompletableFuture<String> task3 = asyncTasks.doTaskThree();

    CompletableFuture.allOf(task1, task2, task3).join();

    long end = System.currentTimeMillis();

    log.info("任務全部完成，總耗時：" + (end - start) + "毫秒");
}

由於預設執行緒池的核心執行緒數是8，所以3個任務會同時開始執行，日誌輸出是這樣的：

2021-09-15 00:30:14.819  INFO 77614 --- [         task-2] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 開始做任務二
2021-09-15 00:30:14.819  INFO 77614 --- [         task-3] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 開始做任務三
2021-09-15 00:30:14.819  INFO 77614 --- [         task-1] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 開始做任務一
2021-09-15 00:30:15.491  INFO 77614 --- [         task-2] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 完成任務二，耗時：672毫秒
2021-09-15 00:30:19.496  INFO 77614 --- [         task-3] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 完成任務三，耗時：4677毫秒
2021-09-15 00:30:20.443  INFO 77614 --- [         task-1] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 完成任務一，耗時：5624毫秒
2021-09-15 00:30:20.443  INFO 77614 --- [           main] c.d.chapter76.Chapter76ApplicationTests  : 任務全部完成，總耗時：5653毫秒

接著，可以嘗試在配置檔案中增加如下的執行緒池配置

spring.task.execution.pool.core-size=2
spring.task.execution.pool.max-size=5
spring.task.execution.pool.queue-capacity=10
spring.task.execution.pool.keep-alive=60s
spring.task.execution.pool.allow-core-thread-timeout=true
spring.task.execution.thread-name-prefix=task-

日誌輸出的順序會變成如下的順序：

2021-09-15 00:31:50.013  INFO 77985 --- [         task-1] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 開始做任務一
2021-09-15 00:31:50.013  INFO 77985 --- [         task-2] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 開始做任務二
2021-09-15 00:31:52.452  INFO 77985 --- [         task-1] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 完成任務一，耗時：2439毫秒
2021-09-15 00:31:52.452  INFO 77985 --- [         task-1] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 開始做任務三
2021-09-15 00:31:55.880  INFO 77985 --- [         task-2] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 完成任務二，耗時：5867毫秒
2021-09-15 00:32:00.346  INFO 77985 --- [         task-1] com.didispace.chapter76.AsyncTasks       : 完成任務三，耗時：7894毫秒
2021-09-15 00:32:00.347  INFO 77985 --- [           main] c.d.chapter76.Chapter76ApplicationTests  : 任務全部完成，總耗時：10363毫秒
  • 任務一和任務二會馬上佔用核心執行緒，任務三進入佇列等待
  • 任務一完成，釋放出一個核心執行緒，任務三從佇列中移出，並佔用核心執行緒開始處理

注意：這裡可能有的小夥伴會問，最大執行緒不是5麼，為什麼任務三是進緩衝佇列，不是建立新執行緒來處理嗎？這裡要理解緩衝佇列與最大執行緒間的關係：只有在緩衝佇列滿了之後才會申請超過核心執行緒數的執行緒來進行處理。所以，這裡只有緩衝佇列中10個任務滿了，再來第11個任務的時候，才會線上程池中建立第三個執行緒來處理。這個這裡就不具體寫列子了，讀者可以自己調整下引數，或者調整下單元測試來驗證這個邏輯。

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程式碼示例

本文的完整工程可以檢視下面倉庫中2.x目錄下的chapter7-6工程：

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