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前言

其实最近都在研究事务相关的内容，之所以写这么一篇文章是因为前面写了一篇关于循环依赖的文章：

《面试必杀技，讲一讲Spring中的循环依赖》

然后，很多同学碰到了下面这个问题，添加了Spring提供的一个异步注解@Async循环依赖无法被解决了，下面是一些读者的留言跟群里同学碰到的问题：

本着讲一个知识点就要讲明白、讲透彻的原则，我决定单独写一篇这样的文章对@Async这个注解做一下详细的介绍，这个注解带来的问题远远不止循环依赖这么简单，如果对它不够熟悉的话建议慎用。

文章要点

@Async的基本使用



这个注解的作用在于可以让被标注的方法异步执行，但是有两个前提条件

1. 配置类上添加@EnableAsync注解

2. 需要异步执行的方法的所在类由Spring管理

3. 需要异步执行的方法上添加了@Async注解

”

我们通过一个Demo体会下这个注解的作用吧

第一步，配置类上开启异步：

@EnableAsync
@Configuration
@ComponentScan("com.dmz.spring.async")
public class Config {}

第二步，

@Component  // 这个类本身要被Spring管理
public class DmzAsyncService {@Async  // 添加注解表示这个方法要异步执行public void testAsync(){try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("testAsync invoked");}
}

第三步，测试异步执行

public class Main {public static void main(String[] args) {AnnotationConfigApplicationContext ac = new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);DmzAsyncService bean = ac.getBean(DmzAsyncService.class);bean.testAsync();System.out.println("main函数执行完成");}
}
// 程序执行结果如下：
// main函数执行完成
// testAsync invoked

通过上面的例子我们可以发现，DmzAsyncService中的testAsync方法是异步执行的，那么这背后的原理是什么呢？我们接着分析

原理分析

我们在分析某一个技术的时候，最重要的事情是，一定一定要找到代码的入口，像Spring这种都很明显，入口必定是在@EnableAsync这个注解上面，我们来看看这个注解干了啥事（本文基于5.2.x版本）

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
// 这里是重点，导入了一个ImportSelector
@Import(AsyncConfigurationSelector.class)
public @interface EnableAsync {// 这个配置可以让程序员配置需要被检查的注解，默认情况下检查的就是@Async注解Class<? extends Annotation> annotation() default Annotation.class;// 默认使用jdk代理boolean proxyTargetClass() default false;// 默认使用Spring AOPAdviceMode mode() default AdviceMode.PROXY;// 在后续分析我们会发现，这个注解实际往容器中添加了一个// AsyncAnnotationBeanPostProcessor，这个后置处理器实现了Ordered接口// 这个配置主要代表了AsyncAnnotationBeanPostProcessor执行的顺序int order() default Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
}

上面这个注解做的最重要的事情就是导入了一个AsyncConfigurationSelector，这个类的源码如下：

public class AsyncConfigurationSelector extends AdviceModeImportSelector<EnableAsync> {private static final String ASYNC_EXECUTION_ASPECT_CONFIGURATION_CLASS_NAME ="org.springframework.scheduling.aspectj.AspectJAsyncConfiguration";@Override@Nullablepublic String[] selectImports(AdviceMode adviceMode) {switch (adviceMode) {// 默认会使用SpringAOP进行代理case PROXY:return new String[] {ProxyAsyncConfiguration.class.getName()};case ASPECTJ:return new String[] {ASYNC_EXECUTION_ASPECT_CONFIGURATION_CLASS_NAME};default:return null;}}}

这个类的作用是像容器中注册了一个ProxyAsyncConfiguration，这个类的继承关系如下：

我们先看下它的父类AbstractAsyncConfiguration，其源码如下：

@Configuration
public abstract class AbstractAsyncConfiguration implements ImportAware {@Nullableprotected AnnotationAttributes enableAsync;@Nullableprotected Supplier<Executor> executor;@Nullableprotected Supplier<AsyncUncaughtExceptionHandler> exceptionHandler;// 这里主要就是检查将其导入的类上是否有EnableAsync注解// 如果没有的话就报错@Overridepublic void setImportMetadata(AnnotationMetadata importMetadata) {this.enableAsync = AnnotationAttributes.fromMap(importMetadata.getAnnotationAttributes(EnableAsync.class.getName(), false));if (this.enableAsync == null) {throw new IllegalArgumentException("@EnableAsync is not present on importing class " + importMetadata.getClassName());}}// 将容器中配置的AsyncConfigurer注入// 异步执行嘛，所以我们可以配置使用的线程池// 另外也可以配置异常处理器@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;}}

再来看看ProxyAsyncConfiguration这个类的源码

@Configuration
@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
public class ProxyAsyncConfiguration extends AbstractAsyncConfiguration {@Bean(name = TaskManagementConfigUtils.ASYNC_ANNOTATION_PROCESSOR_BEAN_NAME)@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)public AsyncAnnotationBeanPostProcessor asyncAdvisor() {AsyncAnnotationBeanPostProcessor bpp = new AsyncAnnotationBeanPostProcessor();// 将通过AsyncConfigurer配置好的线程池跟异常处理器设置到这个后置处理器中bpp.configure(this.executor, this.exceptionHandler);Class<? extends Annotation> customAsyncAnnotation = this.enableAsync.getClass("annotation");if (customAsyncAnnotation != AnnotationUtils.getDefaultValue(EnableAsync.class, "annotation")) {bpp.setAsyncAnnotationType(customAsyncAnnotation);}bpp.setProxyTargetClass(this.enableAsync.getBoolean("proxyTargetClass"));bpp.setOrder(this.enableAsync.<Integer>getNumber("order"));return bpp;}}

这个类本身是一个配置类，它的作用是向容器中添加一个AsyncAnnotationBeanPostProcessor。到这一步我们基本上就可以明白了，@Async注解的就是通过AsyncAnnotationBeanPostProcessor这个后置处理器生成一个代理对象来实现异步的，接下来我们就具体看看AsyncAnnotationBeanPostProcessor是如何生成代理对象的，我们主要关注一下几点即可：

1. 是在生命周期的哪一步完成的代理？

2. 切点的逻辑是怎么样的？它会对什么样的类进行拦截？

3. 通知的逻辑是怎么样的？是如何实现异步的？

基于上面几个问题，我们进行逐一分析

是在生命周期的哪一步完成的代理？

我们抓住重点，AsyncAnnotationBeanPostProcessor是一个后置处理器器，按照我们对Spring的了解，大概率是在这个后置处理器的postProcessAfterInitialization方法中完成了代理，直接定位到这个方法，这个方法位于父类AbstractAdvisingBeanPostProcessor中，具体代码如下：

public Object postProcessAfterInitialization(Object bean, String beanName) {// 没有通知，或者是AOP的基础设施类，那么不进行代理if (this.advisor == null || bean instanceof AopInfrastructureBean) {return bean;}// 对已经被代理的类，不再生成代理，只是将通知添加到代理类的逻辑中// 这里通过beforeExistingAdvisors决定是将通知添加到所有通知之前还是添加到所有通知之后// 在使用@Async注解的时候，beforeExistingAdvisors被设置成了true// 意味着整个方法及其拦截逻辑都会异步执行if (bean instanceof Advised) {Advised advised = (Advised) bean;if (!advised.isFrozen() && isEligible(AopUtils.getTargetClass(bean))) {if (this.beforeExistingAdvisors) {advised.addAdvisor(0, this.advisor);}else {advised.addAdvisor(this.advisor);}return bean;}}// 判断需要对哪些Bean进行来代理if (isEligible(bean, beanName)) {ProxyFactory proxyFactory = prepareProxyFactory(bean, beanName);if (!proxyFactory.isProxyTargetClass()) {evaluateProxyInterfaces(bean.getClass(), proxyFactory);}proxyFactory.addAdvisor(this.advisor);customizeProxyFactory(proxyFactory);return proxyFactory.getProxy(getProxyClassLoader());}return bean;
}

果不其然，确实是在这个方法中完成的代理。接着我们就要思考，切点的过滤规则是什么呢？

切点的逻辑是怎么样的？

其实也不难猜到肯定就是类上添加了@Async注解或者类中含有被@Async注解修饰的方法。基于此，我们看看这个isEligible这个方法的实现逻辑，这个方位位于AbstractBeanFactoryAwareAdvisingPostProcessor中，也是AsyncAnnotationBeanPostProcessor的父类，对应代码如下：

// AbstractBeanFactoryAwareAdvisingPostProcessor的isEligible方法
// 调用了父类
protected boolean isEligible(Object bean, String beanName) {return (!AutoProxyUtils.isOriginalInstance(beanName, bean.getClass()) &&super.isEligible(bean, beanName));
}protected boolean isEligible(Object bean, String beanName) {return isEligible(bean.getClass());
}protected boolean isEligible(Class<?> targetClass) {Boolean eligible = this.eligibleBeans.get(targetClass);if (eligible != null) {return eligible;}if (this.advisor == null) {return false;}// 这里完成的判断eligible = AopUtils.canApply(this.advisor, targetClass);this.eligibleBeans.put(targetClass, eligible);return eligible;
}

实际上最后就是根据advisor来确定是否要进行代理，在Spring中AOP相关的API及源码解析，原来AOP是这样子的这篇文章中我们提到过，advisor实际就是一个绑定了切点的通知，那么AsyncAnnotationBeanPostProcessor这个advisor是什么时候被初始化的呢？我们直接定位到AsyncAnnotationBeanPostProcessor的setBeanFactory方法，其源码如下：

public void setBeanFactory(BeanFactory beanFactory) {super.setBeanFactory(beanFactory);// 在这里new了一个AsyncAnnotationAdvisorAsyncAnnotationAdvisor advisor = new AsyncAnnotationAdvisor(this.executor, this.exceptionHandler);if (this.asyncAnnotationType != null) {advisor.setAsyncAnnotationType(this.asyncAnnotationType);}advisor.setBeanFactory(beanFactory);// 完成了初始化this.advisor = advisor;
}

我们来看看AsyncAnnotationAdvisor中的切点匹配规程是怎么样的，直接定位到这个类的buildPointcut方法中，其源码如下：

protected Pointcut buildPointcut(Set<Class<? extends Annotation>> asyncAnnotationTypes) {ComposablePointcut result = null;for (Class<? extends Annotation> asyncAnnotationType : asyncAnnotationTypes) {// 就是根据这两个匹配器进行匹配的Pointcut cpc = new AnnotationMatchingPointcut(asyncAnnotationType, true);Pointcut mpc = new AnnotationMatchingPointcut(null, asyncAnnotationType, true);if (result == null) {result = new ComposablePointcut(cpc);}else {result.union(cpc);}result = result.union(mpc);}return (result != null ? result : Pointcut.TRUE);
}

代码很简单，就是根据cpc跟mpc两个匹配器来进行匹配的，第一个是检查类上是否有@Async注解，第二个是检查方法是是否有@Async注解。

那么，到现在为止，我们已经知道了它在何时创建代理，会为什么对象创建代理，最后我们还需要解决一个问题，代理的逻辑是怎么样的，异步到底是如何实现的？

通知的逻辑是怎么样的？是如何实现异步的？

前面也提到了advisor是一个绑定了切点的通知，前面分析了它的切点，那么现在我们就来看看它的通知逻辑，直接定位到AsyncAnnotationAdvisor中的buildAdvice方法，源码如下：

protected Advice buildAdvice(@Nullable Supplier<Executor> executor, @Nullable Supplier<AsyncUncaughtExceptionHandler> exceptionHandler) {AnnotationAsyncExecutionInterceptor interceptor = new AnnotationAsyncExecutionInterceptor(null);interceptor.configure(executor, exceptionHandler);return interceptor;
}

简单吧，加了一个拦截器而已，对于interceptor类型的对象，我们关注它的核心方法invoke就行了，代码如下：

public Object invoke(final MethodInvocation invocation) throws Throwable {Class<?> targetClass = (invocation.getThis() != null ? AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()) : null);Method specificMethod = ClassUtils.getMostSpecificMethod(invocation.getMethod(), targetClass);final Method userDeclaredMethod = BridgeMethodResolver.findBridgedMethod(specificMethod);// 异步执行嘛，先获取到一个线程池AsyncTaskExecutor executor = determineAsyncExecutor(userDeclaredMethod);if (executor == null) {throw new IllegalStateException("No executor specified and no default executor set on AsyncExecutionInterceptor either");}// 然后将这个方法封装成一个 Callable对象传入到线程池中执行Callable<Object> task = () -> {try {Object result = invocation.proceed();if (result instanceof Future) {return ((Future<?>) result).get();}}catch (ExecutionException ex) {handleError(ex.getCause(), userDeclaredMethod, invocation.getArguments());}catch (Throwable ex) {handleError(ex, userDeclaredMethod, invocation.getArguments());}return null;};// 将任务提交到线程池return doSubmit(task, executor, invocation.getMethod().getReturnType());
}

导致的问题及解决方案

问题1：循环依赖报错

就像在这张图里这个读者问的问题，

分为两点回答：

第一：循环依赖为什么不能被解决？

这个问题其实很简单，在《面试必杀技，讲一讲Spring中的循环依赖》这篇文章中我从两个方面分析了循环依赖的处理流程

1. 简单对象间的循环依赖处理

2. AOP对象间的循环依赖处理

按照这种思路，@Async注解导致的循环依赖应该属于AOP对象间的循环依赖,也应该能被处理。但是，重点来了，解决AOP对象间循环依赖的核心方法是三级缓存，如下：

在三级缓存缓存了一个工厂对象，这个工厂对象会调用getEarlyBeanReference方法来获取一个早期的代理对象的引用，其源码如下：

protected Object getEarlyBeanReference(String beanName, RootBeanDefinition mbd, Object bean) {Object exposedObject = bean;if (!mbd.isSynthetic() && hasInstantiationAwareBeanPostProcessors()) {for (BeanPostProcessor bp : getBeanPostProcessors()) {// 看到这个判断了吗，通过@EnableAsync导入的后置处理器// AsyncAnnotationBeanPostProcessor根本就不是一个SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor// 这就意味着即使我们通过AsyncAnnotationBeanPostProcessor创建了一个代理对象// 但是早期暴露出去的用于给别的Bean进行注入的那个对象还是原始对象if (bp instanceof SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) {SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor ibp = (SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor) bp;exposedObject = ibp.getEarlyBeanReference(exposedObject, beanName);}}}return exposedObject;
}

看完上面的代码循环依赖的问题就很明显了，因为早期暴露的对象跟最终放入容器中的对象不是同一个，所以报错了。报错的具体位置我在你知道Spring是怎么将AOP应用到Bean的生命周期中的吗? 文章末尾已经分析过了，本文不再赘述

解决方案

就以上面读者给出的Demo为例，只需要在为B注入A时添加一个@Lazy注解即可

@Component
public class B implements BService {@Autowired@Lazyprivate A a;public void doSomething() {}
}

这个注解的作用在于，当为B注入A时，会为A生成一个代理对象注入到B中，当真正调用代理对象的方法时，底层会调用getBean(a)去创建A对象，然后调用方法，这个注解的处理时机是在org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory#resolveDependency方法中，处理这个注解的代码位于org.springframework.context.annotation.ContextAnnotationAutowireCandidateResolver#buildLazyResolutionProxy，这些代码其实都在我之前的文章中分析过了，所以本文不再做详细分析

问题2：默认线程池不会复用线程

我觉得这是这个注解最坑的地方，没有之一！我们来看看它默认使用的线程池是哪个，在前文的源码分析中，我们可以看到决定要使用线程池的方法是org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionAspectSupport#determineAsyncExecutor。其源码如下：

protected AsyncTaskExecutor determineAsyncExecutor(Method method) {AsyncTaskExecutor executor = this.executors.get(method);if (executor == null) {Executor targetExecutor;// 可以在@Async注解中配置线程池的名字String qualifier = getExecutorQualifier(method);if (StringUtils.hasLength(qualifier)) {targetExecutor = findQualifiedExecutor(this.beanFactory, qualifier);}else {// 获取默认的线程池targetExecutor = this.defaultExecutor.get();}if (targetExecutor == null) {return null;}executor = (targetExecutor instanceof AsyncListenableTaskExecutor ?(AsyncListenableTaskExecutor) targetExecutor : new TaskExecutorAdapter(targetExecutor));this.executors.put(method, executor);}return executor;
}

最终会调用到org.springframework.aop.interceptor.AsyncExecutionInterceptor#getDefaultExecutor这个方法中

protected Executor getDefaultExecutor(@Nullable BeanFactory beanFactory) {Executor defaultExecutor = super.getDefaultExecutor(beanFactory);return (defaultExecutor != null ? defaultExecutor : new SimpleAsyncTaskExecutor());
}

可以看到，它默认使用的线程池是SimpleAsyncTaskExecutor。我们不看这个类的源码，只看它上面的文档注释，如下：

主要说了三点

1. 为每个任务新起一个线程

2. 默认线程数不做限制

3. 不复用线程

就这三点，你还敢用吗？只要你的任务耗时长一点，说不定服务器就给你来个OOM。

解决方案

最好的办法就是使用自定义的线程池，主要有这么几种配置方法

1. 在之前的源码分析中，我们可以知道，可以通过AsyncConfigurer来配置使用的线程池

如下：

public class DmzAsyncConfigurer implements AsyncConfigurer {@Overridepublic Executor getAsyncExecutor() {// 创建自定义的线程池}
}

1. 直接在@Async注解中配置要使用的线程池的名称

如下：

public class A implements AService {private B b;@Autowiredpublic void setB(B b) {System.out.println(b);this.b = b;}@Async("dmzExecutor")public void doSomething() {}
}

@EnableAsync
@Configuration
@ComponentScan("com.dmz.spring.async")
@Aspect
public class Config {@Bean("dmzExecutor")public Executor executor(){// 创建自定义的线程池return executor;}
}

总结

本文主要介绍了Spring中异步注解的使用、原理及可能碰到的问题，针对每个问题文中也给出了方案。希望通过这篇文章能帮助你彻底掌握@Async注解的使用，知其然并知其所以然！

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