一、同步请求模式

在了解servlet 3.0规范的异步请求之前，我们有必要先了解一下同步请求，然后我们再考虑，为什么需要异步请求，以及怎么做异步处理？下图是一个客户端发起的http的请求，往返WEB服务器的过程。

同步请求的原理：客户端发起一个http请求的时候，线程就会进入状态，直到接受到一个response对象或者请求超时状态。而http请求在经过dns服务器的域名解析，到nginx反向代理转发到我们的WEB服务器（servlet容器），WEB服务器会启动一个请求处理线程来处理请求，完成资源分配处理之后，线程起调后端的处理线程，同时WEB服务器的线程将会进入阻塞状态，直到后端的线程处理完毕，WEB服务器释放请求处理线程的资源，同时返回response对象，客户端接收到response对象，整个请求完成。

此时我们可以看到，假如在后端处理服务器中进行了大量的IO操作，数据库操作，或者跨网调用等等的问题，导致请求处理线程进入长时间的阻塞。因为WEB服务器的请求处理线程条个数是有限的，如果同时大量的请求阻塞在WEB服务器中，新的请求将会处于等待状态，甚至服务不可用，connection refused。

下边，解释一下tomcat 的两个相关的参数：

maxThreads：tomcat启动的最大线程数，即同时处理的线程个数，默认值为150

acceptCount：当tomcat起动的线程数达到最大时，接受排队的请求个数，值被我设置为30个。

它们是如何配合工作的呢？分如下三种情况：

A、接受一个请求，此时tomcat起动的线程数没有到达maxThreads，tomcat会启动一个线程来处理此请求。

B、接受一个请求，此时tomcat起动的线程数已经到达maxThreads，tomcat会把此请求放入等待队列，等待空闲线程。

C、接受一个请求，此时tomcat起动的线程数已经到达maxThreads，等待队列中的请求个数也达到了acceptCount，此时tomcat会直接拒绝此次请求，返回connection refused。

如此来说，我们的WEB服务器的maxThreads是有限值，即便有acceptCount做一个缓冲队列，请求可以进入队列中等待，那也有一个上限，并且在这最大的线程数中，有多少是分配给了请求处理线程？

二、异步请求模式

请求处理线程调了之后直接返回，而不等待，这样请求处理线程就“自由”了，它可以接着去处理别的请求，当后端处理完成后，会钩起一个回调处理线程来处理调用的结果，这个回调处理线程跟请求处理线程也许都是线程池中的某个线程，相互间可以完全没有关系，由这个回调处理线程向浏览器返回内容。这就是异步的过程。

而这个回调线程，我们也可以启用本地系统线程，并非一定要从WEB服务器线程池中取。

servlet3.0规范增加了对异步的支持，在servlet3.0规范之前，客户端请求到达servlet后，servlet通常会执行一些比较耗时的外部操作，比如数据库操作、I/O操作、跨网络调用等，往往会阻塞当前servlet线程，当前的线程是由servlet容器（tomcat）管理并分配的，容器线程池为请求分配的线程会持有一系列的servlet资源，因为该线程会调用一系列方法(大部分为tomcat内部方法)，而方法内部可能会持有很多线程私有的对象，比如在一个有过滤器的web应用中，每个线程将持有私有的filterChain对象。如果阻塞时间过长，那么在这段时间内此线程无法被回收，为资源分配的内存一直被占用，无法被GC回收或者返回Object pool，且该线程也无法分配给其他客户端请求，在一定程度上会造成并发量的降低。

异步的目的：使后台操作异步，提早回收由容器管理的servlet线程。

我会用spring boot的例子来分析异步的整个过程，同时也会将原生servlet的异步实现打包上传上来（代码是山茶果先生写的，在下盗来使用）。

我们先看一下我们任务执行程序：

@Servicepublic interface TaskService {	Map
    
      execute();}/*** 任务处理** */@Servicepublic class TaskServiceImpl implements TaskService {	private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());	@Override	public Map
     
       execute() {		Map
      
        map = new HashMap
       
        ();		List
        
          tasks = new ArrayList
         
          (); // 创建10个任务 for (int i = 0; i < 10; i++) { tasks.add("task：" + i); } // 循环处理10个任务，并借此打印当前的线程名称（通过线程名称可以看出线程是WEB服务器线程池取得，还是普通的线程） try { for (String task : tasks) { Thread.sleep(1 * 1000L); Thread current = Thread.currentThread(); logger.error(current.getName() + "执行进度:" + task + "/" + tasks.size()); } map.put("resut", "ok"); return map; } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(); } }}

OK，那么我们现在就通过创建spring boot程序，以及rest api来处理我们定下的任务。

@SpringBootApplication@EnableAsync // 支持异步请求public class TestAsyncApplication {	public static void main(String[] args) {		SpringApplication.run(TestAsyncApplication.class, args);	}}

spring提供了Callable<T> 接口来支持异步请求（从WEB服务器的线程取资源）

/** jdk8 的写法*/@RequestMapping("asyncCallable")public Callable
     
      > asyncCallable() {	logger.error("async start");	Callable
      
       
        > callable = taskService::execute;	logger.error("async end");	return callable;}/** 通用写法*/	@RequestMapping("asyncCallable")	public Callable
        
         
          > asyncCallable() { logger.error("async start"); Callable
          
           
            > callable = new Callable
            
             
              > (){ @Override public Map
              
                call() throws Exception { // TODO Auto-generated method stub return taskService.execute(); } }; logger.error("async end"); return callable;}

spring提供了DeferredResult<T> 接口来支持异步异步请求（从操作系统中线程调度中取资源）

@RequestMapping("asyncDeferred")public DeferredResult
     
      > deferredResult() {	logger.error("async start");	DeferredResult
      
       
        > deferredResult = new DeferredResult<>();	CompletableFuture.supplyAsync(taskService::execute)			.whenCompleteAsync((result, throwable) -> deferredResult.setResult(result));	logger.error("async end");	return deferredResult;}

为了可以可以清楚的感受到线程处理的现象，我们可以分几步来操作。

1、不开启server.tomcat.max-threads这个参数，默认tomcat的最大线程数，默认应该是150个。

2、开启server.tomcat.max-threads=2，通过只有两个处理线程的情况可以清楚看到容器处理的情况。

这两步就不跑了，我们直接打开charles，在最大线程数为2的时候，并发10个请求的效果。

A、同步请求

以上结果为我们发起十个并发请求的结果。我们可以看到当我们并发十个请求的时候，由于最大线程只有两个，也就是同时只有两个线程任务在处理，那么其他请求要么阻塞在tomcat的容器队列中，等待处理线程的资源，再多的请求有可能发生请求拒绝的情况了。

B、异步请求

以上结果为发起十个并发请求，我们可以看到线程请求线程几乎是同时处理完。也就说，在开启异步请求的模式下，请求到达WEB服务器，即可会分配请求处理线程进行处理，再另起线程去处理任务，而请求处理线程得到释放，就可以立刻接待新进来的请求。在任务处理完成之后，会勾起一个回调处理线程，将reponse的结果返回，终止一次http请求。

第二种异步接口可以自行执行测试，可以看到线程名称的不同。

三、小结：

异步请求的模式，最终结果集就是将线程处理的压力转交给其他线程，而解放了WEB服务器中的请求处理线程的压力，让他们可以更多的接受其他的http请求。

如果服务器的压力是CPU，I/O处理能力的话，那么异步请求的方法似乎并不能带来什么优势，相反会带来更多线程开启/释放的资源损耗。

到这里，对于servlet 3.0规范异步请求模式应该有所了解，那么回到我们最初的那个：

1、是否真的可以提升服务器性能？

2、真实可应用场景？

转载于:https://my.oschina.net/u/1589819/blog/979048

你可能感兴趣的文章

《系统与网络管理实践》（第三版）作者访谈