淺析Spring中Async注解底層異步線程池原理
一、前言
開發中我們經常會用到異步方法調用，具體到代碼層面，異步方法調用的實現方式有很多種，比如最原始的通過實現Runnable接口或者繼承Thread類創建異步線程，然后啟動異步線程；再如，可以直接用java.util.concurrent包提供的線程池相關API實現異步方法調用。
如果說可以用一行代碼快速實現異步方法調用，那是不是比上面方法香很多。
Spring提供了Async注解，就可以幫助我們一行代碼搞定異步方法調用。Async注解用起來是很爽，但是如果不對其底層實現做深入研究，難免有時候也會心生疑慮，甚至會因使用不當，遇見一些讓人摸不著頭腦的問題。
本文首先將對Async注解做簡單介紹，然后和大家分享一個我們項目中因Async注解使用不當的線上問題，接著再深扒Spring源碼，對Async注解底層異步線程池的實現原理一探究竟。
二、Async注解簡介
Async注解定義源碼
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從源碼可以看出@Async注解定義很簡單，只需要關注兩點：
- Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})標志Async注解可以作用在方法和類上，作用在類上時，類的所有方法可以實現異步調用。
- String value( ) default ""是唯一字段屬性，用來指定異步線程池，且該字段有缺省值。
Async注解異步調用實現原理概述
在Spring框架中，Async注解的實現是通過AOP來實現的。具體來說，Async注解是由AsyncAnnotationAdvisor這個切面類來實現的。
AsyncAnnotationAdvisor類是Spring框架中用于處理Async注解的切面，它會在被Async注解標識的方法被調用時，創建一個異步代理對象來執行方法。這個異步代理對象會在一個新的線程中調用被@Async注解標識的方法，從而實現方法的異步執行。
在AsyncAnnotationAdvisor中，會使用AsyncExecutionInterceptor來處理Async注解。AsyncExecutionInterceptor是實現了MethodInterceptor接口的類，用于攔截被Async注解標識的方法的調用，并在一個新的線程中執行這個方法。
通過AOP的方式實現Async注解的異步執行，Spring框架可以在方法調用時動態地創建代理對象來實現異步執行，而不需要在業務代碼中顯式地創建新線程。
總的來說，Async注解的實現是通過AOP機制來實現的，具體的切面類是AsyncAnnotationAdvisor，它利用AsyncExecutionInterceptor來處理被Async注解標識的方法的調用，實現方法的異步執行。
三、Async注解底層異步線程池原理探究
獲取Async注解線程池主流程解析
進入到Spring源碼Async注解AOP切面實現部分，我們重點剖析異步調用實現中線程池是怎么處理的。下圖是org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionInterceptor#invoke方法的實現，可以看出是調用determineAsyncExecutor方法獲取異步線程池。
AsyncExecutionInterceptor#invoke
下圖是determineAsyncExecutor方法實現：
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左圖為AsyncExecutionInterceptor#determineAsyncExecutor，右圖為AsyncExecutionAspectSupport#getExecutorQualifier
從代碼實現中可以看到determineAsyncExecutor獲取線程池的大致流程：
determineAsyncExecutor獲取線程池流程
如果在使用Async注解時指定了自定義線程池比較好理解，如果使用Async注解時沒有指定自定義線程池，Spring是怎么處理默認線程池呢？繼續深入源碼看看Spring提供的默認線程池的實現。
Spring是怎么為Async注解提供默認線程池的
Async注解默認線程池有下面兩個方法實現：
- org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionInterceptor#getDefaultExecutor
- org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionAspectSupport#getDefaultExecutor
AsyncExecutionInterceptor#getDefaultExecutor
可以看出AsyncExecutionInterceptor#getDefaultExecutor方法比較簡單：先嘗試調用父類AsyncExecutionAspectSupport#getDefaultExecutor方法獲取線程池，如果父類方法獲取不到線程池再用創建SimpleAsyncTaskExecutor對象作為Async的線程池返回。
AsyncExecutionAspectSupport#getDefaultExecutor
再來看父類AsyncExecutionAspectSupport#getDefaultExecutor方法的實現，可以看到Spring根據類型從Spring容器中獲取TaskExecutor類的實例，先記住這個關鍵點。
我們知道，Spring根據類型獲取實例時，如果spring容器中有且只有一個指定類型的實例對象，會直接返回，否則的話，會拋出NoUniqueBeanDefinitionException異常或者NoSuchBeanDefinitionException異常。
但是，對于Executor類型，Spring容器卻“網開一面”，有一個特殊處理：當從Spring容器中獲取Executor實例對象時，如果滿足@ConditionalOnMissingBean(Executor.class)條件，Spring容器會自動裝載一個ThreadPoolTaskExecutor實例對象，而ThreadPoolTaskExecutor是TaskExecutor的實現類。
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左圖為TaskExecutionAutoConfiguration，右圖為TaskExecutionProperties
從TaskExecutionProperties和TaskExecutionAutoConfiguration兩個配置類我們看到Spring自動裝載的ThreadPoolTaskExecutor線程池對象的參數：核心線程數=8；最大線程數=Integer.MAX_VALUE；隊列大小=Integer.MAX_VALUE。
四、總結
現在Async注解線程池源碼已經看的差不多了，下面這張圖是Spring處理Async異步線程池的流程：
Async異步線程池獲取流程
歸納一下：如果在使用Async注解時沒有指定自定義的線程池會出現以下幾種情況：
- 當Spring容器中有且僅有一個TaskExecutor實例時，Spring會用這個線程池來處理Async注解的異步任務，這可能會踩坑，如果這個TaskExecutor實例是第三方jar引入的，可能會出現很詭異的問題。
- Spring創建一個核心線程數=8、最大線程數=Integer.MAX_VALUE、隊列大小=Integer.MAX_VALUE的線程池來處理Async注解的異步任務，這時候也可能會踩坑，由于線程池參數設置不合理，核心線程數=8，隊列大小過大，如果有大批量并發任務，可能會出現OOM。
- Spring創建SimpleAsyncTaskExecutor實例來處理Async注解的異步任務，SimpleAsyncTaskExecutor不是一個好的線程池實現類，SimpleAsyncTaskExecutor根據需要在當前線程或者新線程中執行異步任務。如果當前線程已經有空閑線程可用，任務將在當前線程中執行，否則將創建一個新線程來執行任務。由于這個線程池沒有線程管理的能力，每次提交任務都實時創建新城，所以如果任務量大，會導致性能下降。
