spring中@Async注解的原理和使用

spring中@Async注解的原理和使用

分析过程:

  • 开启异步代理
  • 初始化excutor和exceptionHandler
  • 定义切面处理
  • 线程处理

@EnableAsync

@EnableAsync是开启某个模块的功能加载,之前在《导图梳理springboot手动、自动装配,让springboot不再难懂》介绍过,@EnableXXX一般都有两种用法,一种直接引入配置,一种可以通过注解的元数据选择需要导入的配置。这里的@EnableAsync明显属于第二种。

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这个EnableAsync注解,一般注解属性我们都不需要改,默认就行了。那么这里最重要的代码就只有一行了,就是这个@Import(AsyncConfigurationSelector.class),导入AsyncConfigurationSelector配置。

AsyncConfigurationSelector

我们打开AsyncConfigurationSelector看看:

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上面的源码里面,我在开头写了2个关键点,

  • 一个是父类AdviceModeImportSelector
  • 二是导入配置类ProxyAsyncConfiguration

大家在源码分析的时候这样去看源码,当你打开一个类的时候,里面有很多个方法,你不知道你应该从哪个方法看起,你第一时间可以先去看继承关系,就比如这AsyncConfigurationSelector类,他继承了AdviceModeImportSelector,但AdviceModeImportSelector其实又实现了ImportSelector,而ImportSelector是我们比较熟悉的接口。我们知道ImportSelector里面有个方法selectImports(AnnotationMetadata)是用于根据注解属性导入配置的,所以这里就是我们的突破口。

所以综合来看源码的方法是这样的:

当你打开一个类,比较迷茫的时候:

  • 第一步:打开类的继承关系图(Ctrl+Shift+Alt+u)
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要注意spring的Aware系列接口,比如:

  • BeanNameAware :可以获取容器中bean的名称
  • BeanFactoryAware:获取当前bean factory这也可以调用容器的服务
  • ApplicationContextAware:当前的applicationContext, 这也可以调用容器的服务
  • MessageSourceAware:获得message source,这也可以获得文本信息
  • applicationEventPulisherAware:应用事件发布器,可以发布事件,
  • ResourceLoaderAware:获得资源加载器,可以获得外部资源文件的内容;

这些都有一些特殊的功能,在spring项目被启动的时候会被调用对应的实现接口,所以看到这些Aware实现类的时候,如果你比较迷茫,可以从Aware的实现类的接口重写开始看。

而刚才我们说到的ImportSelector也是spring的一个比较特殊的接口了,我们就从selectImports(AnnotationMetadata)方法看起:

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所以从这个方法看起你就很容易梳理到代码了。上面代码中,首先把EnableAsync的元数据都封装到AnnotationAttributes中,然后再获取到AdviceMode,最后选择出需要导入的配置,而导入的配置方法是个抽象方法selectImports(AdviceMode),由子类重写。子类自然就是AsyncConfigurationSelector,所以你才可以看到AsyncConfigurationSelector里有个selectImports方法,其实是重写了父类的。

现在逻辑相对清晰了,由于AdviceMode默认就是AdviceMode.PROXY,所以我们导入的配置就是ProxyAsyncConfiguration,接下来我们再去分析。

ProxyAsyncConfiguration

这看配置类的名称,翻译过来就是代理异步配置。有时候我们看源码也要从一个类的名称去猜测可能的功能。我们之前在第二篇文章中猜想过,应该有个Aop切面处理@Async注解,如果大家熟悉aop的原理的话,aop也是使用的了代理。那么应该就是在这个配置类里面实现的了。

好了,由一个名字我想了这么多,接下来先看下代码:

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上面我依然点出了两个重点:

  • 1、父类AbstractAsyncConfiguration
  • 2、初始化对象AsyncAnnotationBeanPostProcessor
  • 为什么一直强调父类,因为子类初始化之前,父类是要先完成初始化的,所以加载顺序都是父类先加载,这点必须清楚,另外就是子类一般都要重写父类的方法,重写的方法一般在父类的其他方法中会被调用。

既然是继承关系,我们依然来看下继承关系图:

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Aware系列的接口之一ImportAware,作用是通过实现ImportAware接口获取对应注解的元数据。

所以,我们先去看完父类AbstractAsyncConfiguration,然后再回头来看子类ProxyAsyncConfiguration。

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1、setImportMetadata方法里读取了EnableAsync的元数据存在了AnnotationAttributes 中。2、setConfigurers导入自定义的AsyncConfigurer配置类。

我们在第一篇文中就自定义了线程池,还有异步线程的错误处理器等,就是通过实现AsyncConfigurer接口实现的,而我们自定义的类就会被注入到setConfigurers这个方法中,然后被赋值给当前类的executor和exceptionHandler。

所以这个父类中,其实就是一些初始化,初始化this.enableAsync、this.executor和this.exceptionHandler。

当然了,我们不是必须要实现AsyncConfigurer重写executor和exceptionHandler,所以this.executor和this.exceptionHandler可能还是为null的。

我们再回到ProxyAsyncConfiguration的asyncAdvisor()方法,看这个方法名称,有点异步切面的意思呀,那么返回值AsyncAnnotationBeanPostProcessor是否就是一个切面增强类呢?这个我们去看下继承关系。

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继承的东西比较多,先来说说我们比较熟悉的东西:

  • BeanClassLoaderAware - 获取当前类的类加载器
  • BeanFactoryAware - 获取Spring的核心容器BeanFactory
  • BeanPostProcessor - bean初始化过程中的前置、后置处理器
  • AbstractAdvisingBeanPostProcessor - 生成aop代理的后置处理器

那么现在来梳理一下逻辑,首先ProxyAsyncConfiguration中会开始初始化AsyncAnnotationBeanPostProcessor,因为是@Bean,所以在对象注入spring容器之前,你先不用看aware系列,不用看BeanPostProcessor,先看@Bean里面方法的内容,那是注入spring容器之前可能做一些初始化。

而asyncAdvisor()方法中,关键的代码其实也没多少,逻辑如下:1、就是new一个AsyncAnnotationBeanPostProcessor对象 2、bpp.configure(this.executor,this.exceptionHandler);就是赋值excutor和exceptionHandler:

  • AsyncAnnotationBeanPostProcessor#configure
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3、bpp.setAsyncAnnotationType(customAsyncAnnotation);如果有自定义的异步注解就赋值

然后就返回了对象,通过@Bean注解,这时候这个new出来的AsyncAnnotationBeanPostProcessor对象就会注入到spring容器中,进而调用aware和beanPostProcessor那一套流程。

AsyncAnnotationBeanPostProcessor

接下来就是重点之中的重点了,可以说@Async的重点核心就是这个类,之前做了这么多准备就是为了初始化这个类。

我们来回顾一下上面的内容,首先我们获得了自定义的excutor和exceptionHandler,然后新建了AsyncAnnotationBeanPostProcessor对象并注入到了spring容器中,因为bean的生命周期比较复杂。

我怕很多人没研究过spring的容器,对spring bean的声明周期不太了解,特意从网上找了一张总结的图,让大家一张图搞懂Spring bean的生命周期,从Spring容器启动到容器销毁bean的全过程。

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通过这个图,我们再回到我们的这个AsyncAnnotationBeanPostProcessor这个类的继承关系图,你就知道了执行的顺序流程如下:

  • 1、因为实现了BeanPostProcessor,所以先执行postProcessBeforeInitialization
  • 2、执行构造器方法
  • 3、执行BeanFactoryAware 、BeanClassLoaderAware的对应方法
  • 4、执行BeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization方法

ok,顺序已给出,那么初始化的过程就清晰了,接下来我们只需要一步一步去看对应模块的代码。

  • 第一步:postProcessBeforeInitialization

好像啥都没做,忽略

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  • 第二步:构造器

其实对象我们是new出来的,然后再通过@Bean注入容器的,并不是使用@Component或者xml方式注入,所以构造器应该是早就执行了

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这个构造器只有一行代码,是说是不是在其他已存在的aop之前执行,参数表示是的。

  • 第三步:BeanClassLoaderAware、BeanFactoryAware

因为BeanClassLoaderAware是aop代码部分的了,是为了给对象生成代理的时候统一类加载器。所以这个方法我们不需要看。

我们来看下BeanFactoryAware的setBeanFactory方法:

  • AsyncAnnotationBeanPostProcessor#setBeanFactory
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代码中,除了引入beanFactory之外,还定义了一个切面advisor ,并把切面advisor赋值给当前对象。

我们中篇文中说过,用编码实现一个aop,需要准备几个东西:

  • ProxyFactory 代理工厂
  • Pointcut 切点
  • Advice 通知
  • Advisor 切面
  • Target 被代理对象

有了这几个组件之后,我们就可以构建成一个aop。

那么再看这里代码,这里的advisor就在这里初始化获取到了。而我们可以这样理解:Advisor = pointcut + Advice ,所以可说,我们完成了切面的初始化,其实也是@Async核心重要的一部分了。

ok,有了知识储备,搞啥都清晰。我们接着往下面走, 看AsyncAnnotationAdvisor的初始化过程先,也就是构造方法:

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上面重点是这两行:

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切面等于切点加通知处理。就是这两样东西了。也就是构造器里面其实得到了切点和通知。接下来我们继续看着两个方法:

  • AsyncAnnotationAdvisor#buildAdvice
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我们先来看下AnnotationAsyncExecutionInterceptor的继承关系:

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这里面我们比较熟悉的类有Advice、Interceptor、BeanFactoryAware。结合第二篇文章中讲到的生成aop的编码实现。你基本可以确定,这个AnnotationAsyncExecutionInterceptor类就是我们环绕通知的处理类了,Advice说明了这个类是个aop通知处理类,Interceptor说明了处理的方法是拦截器的invoke方法。切面拦截到切点时候就会到这个方法的invoke中执行对应的业务处理逻辑。

那么对应到@Async,执行的逻辑应该就是起一个线程执行方法。

清楚了这一点之后,我们再回到AnnotationAsyncExecutionInterceptor构造方法中,最终调用的是父类中的构造方法:

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这里就是给executor和exceptionHandler一个初始化的执行器或错误处理器,初始化默认处理器之后再执行interceptor.configure(executor, exceptionHandler);

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这意思就是如果我们之前自定义了执行器和错误处理器,那么用我们自定义的,如果没有就用刚刚在构造器中初始化的默认的。

所以,切面的环绕通知处理Advice已经生成。我们再来看看另一个方法

  • AsyncAnnotationAdvisor#buildPointcut
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这生成切点的逻辑也挺简单的,之前允许在@EnableAsync中通过annatation定义自定义的异步线程注解,我们常用的默认是@Async。所以这里意思其实是把所有的可能的注解都union起来,union就是合并意思。不管自定义的,还是默认的都作为切点。

这时候切点Pointcut已初始化好。

所以在AsyncAnnotationAdvisor中我们初始化好了Advice和Pointcut,而切面就等于Advice+Pointcut,那么它是一个切面来的吗?我们来看下继承关系:

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果然实现了Advisor,是个切面。所以致此,我们已经定义了一个切面。

  • 第四步:执行BeanPostProcessor的postProcessAfterInitialization方法
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上面三步走完之后,我们定义得到了一个切面,接下来我们进入最后一步,就是bean的后置处理,这个后置处理器其实是aop中实现的,所以我们定义一个aop切面,其实都需要进入这个后置处理器,那么这里面做了什么事情呢?

看了里面的逻辑,应该就是直接给bean生成代理的了,那么我们写的Async代码中,那些需要我们生成代理呢,是不是所有写了@Async注解的方法或者类?因为我知道aop通过ProxyFactory生成代理的,所以我在 ProxyFactory proxyFactory = prepareProxyFactory(bean, beanName); 这里打个端点,然后启动项目。

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然,需要代理的是UserServiceImpl,因为我的@Async方法都是写在UserServiceImpl上的:

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所以UserServiceImpl就是aop需要代理的对象。其中prepareProxyFactory的代码如下:

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就是创建proxyFactory对象,然后设置目标代理对象就是UserServiceImpl,然后接着走是设置interface的,

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其中evaluateProxyInterfaces的内容是:

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可以看到因为UserServiceImpl是个实现类,所以对应的接口需要声明,这样使用UserService调用方法时候才会触发aop。所以这里面的重要代码就是proxyFactory.addInterface(ifc);

然后方法继续执行,就到了proxyFactory.addAdvisor(this.advisor);这一句,advisor就是我们上面初始化好的切面,这里直接set给proxyFactory,定义切点,和切面处理。

再接着走,到了customizeProxyFactory(proxyFactory);这一步其实可以重写,然后proxyFactory自定义一些需要的属性等。@Async中没有重写,所以这一步我们跳过。

最后到了代码*return *proxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());这一步,是不是aop生成代理了。

所以总结我们上面所有的内容,我们再来梳理一下proxyFactory的伪代码过程:

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结合我们第二篇文章中的aop编码实现方式,是不是很相似了。所以这时候aop我们已经完全定义好了。

接下来我们回头来看环绕通知处理里面的业务逻辑,因为现在aop已经生成,拦截@Async之后我们需要异步处理代理的方法。这时候我们进入AnnotationAsyncExecutionInterceptor的invoke方法。

  • 在父类中AsyncExecutionInterceptor#invoke
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上面第一步获取到executor,然后再通过Callable定义一个异步线程。然后把task放在doSubmit中执行。

spring中@Async注解的原理和使用

这里面就明显了,就是去执行我们的task,然后返回结果。具体的我们就不再去深究啦。相信到了这一步,我们已经明白了@Async的原理。

本文转自:https://www.toutiao.com/i6741543323250459147/?tt_from=mobile_qq&utm_campaign=client_share&timestamp=1569752790&app=news_article&utm_source=mobile_qq&utm_medium=toutiao_android&req_id=201909291826300100140481351902D834&group_id=6741543323250459147

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