Springboot 异步场景 使用注解 @Async 及 自定义线程池分模块使用

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前言

当开发中遇到不影响主流程任务时，使用异步去处理。
如有以下场景：
1、业务需要生成一个季度的数据进行员工排名（涉及到的数据很多），数据查询、组装、按规则排名耗时比较长，并且开发方案能接受延时查看具体排名信息数据。在数据变动时，需要调用重新排名的方法，故把排名方法设置为异步。

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一、Springboot项目如何开启异步？

启动类 上添加或者 自定义线程池 上添加注解：@EnableAsync。
执行方法上加上注解 @Async。

启动类配置

Controller

Service

打印信息

到这里就可以正常使用异步了。

二、存在的问题

虽然在 Spring 框架中，@Async 注解可以用于异步执行方法。

但是Spring 会自动创建一个默认的线程池用于执行方法。这个默认线程池是由 SimpleAsyncTaskExecutor 管理的，它为每个任务创建一个新的线程。虽然这可以工作，但可能会遇到以下问题：

1. 无限制的线程创建：SimpleAsyncTaskExecutor 会为每个任务创建一个新的线程，而没有最大线程数的限制。如果异步任务的数量非常多，这可能导致大量的线程被创建，消耗大量的系统资源，最终可能导致 OutOfMemoryError 或降低系统性能。
2. 线程管理：由于每次调用都会创建新线程，没有线程复用，这可能会导致线程管理上的开销，尤其是在高并发场景下。
3. 调试和监控困难：默认线程池创建的线程名称没有明确的命名规则，这可能会使得在日志中或监控工具中跟踪异步任务变得困难。
4. 资源竞争：大量的线程可能会引起CPU和内存资源的激烈竞争，尤其是在JVM和操作系统层面上的上下文切换。
5. 安全性问题：如果异步任务执行的时间过长，而默认线程池没有适当的管理策略，可能会因为线程过多而影响到系统的稳定性和安全性。

三、自定义线程池

鉴于以上问题，建议使用自定义线程池。

import cn.hutool.core.thread.ThreadFactoryBuilder;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.aop.interceptor.AsyncUncaughtExceptionHandler;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.AsyncConfigurer;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;import java.lang.reflect.Method;
import java.util.Arrays;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;/*** 全局异步任务配置类*/
@Slf4j
@EnableAsync
@Configuration
public class GlobalAsyncConfig implements AsyncConfigurer {// 从 application.yml 中注入配置参数@Value("${async.executor.core-pool-size:10}")private int corePoolSize;@Value("${async.executor.max-pool-size:50}")private int maxPoolSize;@Value("${async.executor.keep-alive-seconds:60}")private int keepAliveSeconds;@Value("${async.executor.queue-capacity:200}")private int queueCapacity;/*** 创建主异步线程池** @return Executor*/@Bean(name = "asyncExecutor")public Executor asyncExecutor() {return createThreadPool("async-pool-", "MainAsyncTask");}/*** 创建邮件发送专用线程池（可选扩展）** @return Executor*/@Bean(name = "emailExecutor")public Executor emailExecutor() {return createThreadPool("email-pool-", "EmailTask");}/*** 创建线程池通用方法** @param namePrefix 线程名称前缀* @param taskType   任务类型描述（用于日志区分）* @return ThreadPoolTaskExecutor*/private Executor createThreadPool(String namePrefix, String taskType) {// 使用 Spring 提供的 ThreadPoolTaskExecutor，相较于原生 ThreadPoolExecutor，// 更加适合与 Spring 的 @Async 注解配合使用，并且支持更丰富的配置选项。ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();// 设置核心线程数，线程池初始化时创建的线程数量executor.setCorePoolSize(corePoolSize);// 设置最大线程数，当任务队列满时，线程池最多可扩容到的线程数量executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);// 设置非核心线程空闲存活时间（单位为秒）executor.setKeepAliveSeconds(keepAliveSeconds);// 设置任务队列容量，用于缓存待执行的任务executor.setQueueCapacity(queueCapacity);// 设置线程工厂，用于创建具有指定命名前缀的线程，便于日志追踪和问题定位executor.setThreadFactory(createThreadFactory(namePrefix));// 设置拒绝策略：当线程池和任务队列都已满时，由调用线程（即提交任务的线程）自己执行该任务executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());// 允许核心线程在空闲时超时并被回收，有助于节省资源（适用于负载波动较大的场景）executor.setAllowCoreThreadTimeOut(true);// 设置线程名称前缀，方便在日志中识别不同线程池中的线程executor.setThreadNamePrefix("[" + taskType + "] ");// 必须显式调用 initialize() 来启动线程池executor.initialize();// 返回配置完成的线程池实例return executor;}/*** 创建线程工厂（统一命名格式）** @param prefix 线程名称前缀* @return ThreadFactory*/private ThreadFactory createThreadFactory(String prefix) {return new ThreadFactoryBuilder().setNamePrefix(prefix).build();}@Overridepublic Executor getAsyncExecutor() {return asyncExecutor();}@Overridepublic AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {return new GlobalAsyncUncaughtExceptionHandler();}/*** 异步任务全局异常处理器，这里可以单独放一个类文件（这里鉴于篇幅写在一起）*/@Slf4jpublic static class GlobalAsyncUncaughtExceptionHandler implements AsyncUncaughtExceptionHandler {@Overridepublic void handleUncaughtException(Throwable ex, Method method, Object... params) {log.error("[Async Task Error] Method: {}, Params: {}", method.getName(), Arrays.deepToString(params), ex);}}
}

application.yml配置（已有默认值，看个人需求配置）

# 全局线程池相关配置
async:executor:core-pool-size: 10max-pool-size: 50keep-alive-seconds: 60queue-capacity: 200

四、自定义线程池使用

在业务开发中，建议每块业务区分线程池使用，模块互不影响，便于日志收集。

五、阻塞队列和拒绝策略

Java 中常用的阻塞队列（BlockingQueue）

队列类型	特点	适用场景
ArrayBlockingQueue	基于数组、有界、FIFO	内存敏感、任务量可控的系统
LinkedBlockingQueue	基于链表、可有界也可无界、FIFO	通用型，吞吐量要求较高
PriorityBlockingQueue	支持优先级排序、无界	需要按优先级处理的任务（如报警、日志级别）
SynchronousQueue	不存储元素，插入必须等待取出	高并发、低延迟场景，任务直接由消费者线程执行

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🚫 线程池拒绝策略（RejectedExecutionHandler）

策略类名	行为说明	使用建议
AbortPolicy	抛出异常 RejectedExecutionException	默认策略，适用于不能丢失任务的场景
CallerRunsPolicy	由调用线程自己执行任务	减缓提交速度，适合临时过载时
DiscardOldestPolicy	丢弃队列中最老的任务，尝试重新提交当前任务	可接受部分任务丢失，希望保留最新任务
DiscardPolicy	默默丢弃任务，不做任何处理	可容忍任务丢失，如非关键日志、监控等任务

默认使用的是LinkedBlockingQueue队列，建议初始化大小，防止内存溢出。