SpringBoot CommandLineRunner的异步任务机制使用

2024-08-21 10:11 开发作者：架构随笔录

1.概要分析

1.1 手动创建线程

在 CommandLineRunner 的 run 方法中，你可以直接创建并启动一个新的线程来执行异步任务。

这种方法简单直接，但需要注意线程管理和异常处理。

@Component  
public class MyCommandLineRunner implements CommandLineRunner {  
  
    @Override  
    public void run(String... args) throws Exception {  
        new Thread(() -> {  
            // 异步执行的代码  
            System.out.println("异步任务执行中...");  
            // 模拟耗时操作  
            try {  
                Thread.sleep(1000);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                Thread.currentThread().interrupt();  
            }  
            System.out.println("异步任务完成");  
        }).start();  
  
        // 主线程继续执行，不会等待异步任务完成  
        System.out.println("CommandLineRunner 执行完毕，主线程继续");  
    }  
}

1.2 使用 Spring 的异步执行功能

如果你希望利用 Spring 的异步支持来执行异步任务，你可以在 CommandLineRunner 中注入一个使用 @Async 注解的服务。但是，需要注意的是，由于 CommandLineRunner 的 run 方法本身是在 Spring 容器完全初始化之后同步执行的，因此即使你调用了一个异步服务方法，run 方法本身仍然会立即返回，不会等待异步任务完成。

首先，你需要在 Spring Boot 应用中启用异步支持，通过在启动类上添加 @EnableAsync 注解。

然后，你可以创建一个异步服务：

@Service  
public class AsyncService {  
  
    @Async  
    public void executeAsyncTask() {  
        // 异步执行的代码  
        System.out.println("异步任务执行中...");  
        // 模拟耗时操作  
        try {  
            Thread.sleep(1000);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            Thread.currentThread().interrupt();  
        }  
        System.out.println("异步任务完成");  
    }  
}

在 CommandLineRunner 中注入并使用这个服务：

@Component  
public class MyCommandLineRunner implements CommandLineRunner {  
  
    @Autowired  
    private AsyncService asyncService;  
  
    @Override  
    public void run(String... args) throws Exception {  
        asyncService.executeAsyncTask(); // 调用异步方法，但 CommandLineRunner 的 run 方法会立即返回  
  
        System.out.println("CommandLineRunner 执行完毕，主线程继续，不会等待异步任务完成");  
    }  
}

虽然 CommandLineRunner 本身不支持异步执行，但你可以通过手动创建线程或使用 Spring 的异步支持来在 CommandLineRunner 中执行异步任务。然而，需要注意的是，CommandLineRunner 的 run 方法本身仍然是同步执行的，它不会等待任何异步任务完成。

如果你的应用程序依赖于异步任务的结果，你可能需要采用其他机制（如 Future、CompletableFuture 或消息队列）来管理异步任务的执行和结果。

2.核心原理分析

org.springframework.boot.CommandLineRunner 是 Spring Boot 框架中的一个核心接口，其原理分析可以从以下几个方面进行。

2.1 接口定义与功能

CommandLineRunner 是一个函数式接口（Functional Interface），它只定义了一个抽象方法 run(String... args)。

这个方法在 Spring Boot 应用程序启动完成后被调用，允许开发者执行一些初始化操作或启动后的任务。这些任务可能包括数据初始化、缓存预热、日志记录等。

2.2 执行时机

当 Spring Boot 应用程序启动时，Spring 容器会完成一系列的初始化操作，包括 Bean 的加载和依赖注入等。

在所有 Spring Bean 都初始化完成后，Spring Boot 会查找所有实现了 CommandLineRunner 接口的 Bean，并依次调用它们的 run 方法。

这意味着 CommandLineRunner 的执行时机是在 Spring 上下文准备好之后，但在应用程序对外提供服务之前。

2.3 命令行参数传递

CommandLineRunner 的 run 方法接收一个 String... args 参数，这个参数包含了启动应用程序时传递给它的命令行参数。

这使得开发者可以根据命令行参数的不同来执行不同的初始化逻辑。

2.4 实现与注册

要使用 CommandLineRunner，开发者需要创建一个类并实现这个接口，然后重写 run 方法以定义自己的初始化逻辑。

为了让 Spring 容器能够扫描到这个实现类并将其注册为一个 Bean，通常会在类上添加 @Component 或其他类似的注解（如 @Service、@Repository 等）。此外，也可以通过编程方式在配置编程客栈类中显式地注册这个 Bean。

2.5 执行顺序

如果应用程序中有多个实现了 CommandLineRunner 接口的类，那么它们的 run 方法将按照一定的顺序执行。

默认情况下，执行顺序取决于 Spring 容器注册这些 Bean 的顺序。但是，开发者可以通过 @Order 注解或实现 Ordered 接口来指定执行顺序。

@Order 注解的值越小，优先级越高，相应的 run 方法就会越早执行。

2.6 与 ApplicationRunner 的区别

值得注意的是，Spring Boot 还提供了另一个类似的接口 ApplicationRunner，它也用于在应用程序启动后执行初始化任务。与 CommandLineRunner 不同的是，ApplicationRunner 的 run 方法接收一个 ApplicationArguments 参数而不是 String... args。

ApplicationArguments 提供了对命令行参数的更高级别访问，包括选项和非选项参数等。此外，如果同时存在 CommandLineRunner 和 ApplicationRunner 的实现，那么 CommandLineRunner 的实现会先于 ApplicationRunner 的实现被调用。

2.7 应用场景

CommandLineRunner 适用于需要在应用程序启动后立即执行的任务场景，如数据初始化、配置加载、缓存预热等。通过使用 CommandLineRunner，开发者可以确保这些任务在应用程序对外提供服务之前完成，从而提高应用程序的性能和用户体验。

综上所述，org.sphttp://www.devze.comringframework.boot.CommandLineRunner 是 Spring Boot 框架中用于执行启动后任务的强大机制，它通过简单的接口定义和灵活的注册方式，为开发者提供了方便、高效的初始化操作手段。

3.部分源码分析

3.1 启动Spring Boot应用程序

/**
 * 启动应用程序。
 * 
 * @param args 命令行参数
 * @return ConfigurableApplicationContext 应用程序上下文
 */
public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
    // 记录应用程序启动时间
    long startTime = System.nanoTime();
    
    // 创建引导上下文
    DefaultBootstrapContext bootstrapContext = createBootstrapContext();
    ConfigurableApplicationContext context = null;
    
    // 配置无头模式属性
    configureHeadlessProperty();
    
    // 获取启动监听器
    SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
    
    // 通知监听器应用程序即将启动
    listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);
    
    try {
        // 创建并配置应用参数
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);
        ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);
        
        // 配置忽略BeanInfo的设置
        configureIgnoreBeanInfo(environment);
        
        // 打印启动横幅
        Banner printedBanner = printBanner(environment);
        
        // 创建应用程序上下文
js        context = createApplicationContext();
        
        // 设置应用启动器
        context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);
        
        // 准备应用程序上下文
        prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);
        
        // 刷新上下文，使配置生效
        refreshContext(context);
        
        // 启动后配置
        afterRefresh(context, applicationArguments);
        
        // 计算应用程序启动时间
        Duration timeTakenToStartup = Duration.ofNanos(System.nanoTime() - startTime);
        
        // 如果启用了启动信息日志，则记录启动信息
        if (this.logStartupInfo) {
            new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), timeTakenToStartup);
        }
        
        // 通知监听器应用程序已启动
        listeners.started(context, timeTakenToStartup);
        
        // 调用应用程序运行者
        callRunners(context, applicationArguments);
    } catch (Throwable ex) {
        // 处理启动失败
        handleRunFailure(context, ex, listeners);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }
    
    try {
        // 计算应用程序就绪时间
        Duration timeTakenToReady = Duration.ofNanos(System.nanoTime() - startTime);
        
        // 通知监听器应用程序已就绪
        listeners.ready(context, timeTakenToReady);
    } catch (Throwable ex) {
        // 处理就绪失败
        handleRunFailure(context, ex, null);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }
    
    // 返回应用程序上下文
    return context;
}

3.2 调用所有的Runner实现类

/**
 * 调用所有的Runner实现类。
 * 
 * 本方法的目的是遍历ApplicationContext中所有的Runner实例，并根据它们的类型分别调用相应的方法。
 * Runner和CommandLineRunner是Spring Boot提供的一组接口，用于在应用程序启动后执行一些自定义的初始化逻辑。
 * 这里通过判断Runner的类型，来决定是调用ApplicationRunner还是CommandLineRunner的方法，从而实现对不同类型Runner的兼容处理。
 * 
 * @param context Spring应用上下文，用于获取BeanProvider以获取Runner实例。
 * @param args 命令行参数，传递给每个Runner的调用方法。
 */
private void callRunners(ApplicationContext context, ApplicationArguments args) {
    // 通过BeanProvider获取所有Runner类型的bean，并以有序的方式遍历它们
    context.getBeanProvider(Runner.class).orderedStream().forEach((runner) -> {
        // 如果runner是ApplicationRunner类型，则调用callRunner方法，并传入ApplicationRunner和命令行参数
        if (runner instanceof ApplicationRunner) {
            callRunner((ApplicationRunner) runner, args);
        }
        // 如果runner是CommandLineRunner类型，则同样调用callRunner方法，并传入CommandLineRunner和命令行参数
        if (runner instanceof CommandLineRunner) {
            callRunner((CommandLineRunner) runner, args);
        }
    });
}

4.典型的应用场景分析

Seata中的TM（Transaction Manager，事务管理器）和RM（Resource Manager，资源管理器）是分布式事务框架中的关键角色，它们各自承担着特定的职责，以确保分布式事务的一致性和完整性。

4.1 TM（Transaction Manager，事务管理器）

4.1.1 定义与职责

（1）TM负责定义全局事务的范围，即开始全局事务、提交或回滚全局事务。它是分布式事务的发起者和终结者，类似于本地事务中的begin…commit…rollback操作，但针对的是全局的分布式事务。
（2）在Seata框架中，TM与业务系统集成在一起，作为客户端存在。当业务操作需要跨多个服务或数据库时，TM会启动一个全局事务，并管理这个事务的生命周期。

4.1.2 工作流程

（1）TM向TC（Transaction Coordinator，事务协调者）请求开启一个全局事务，TC生成一个全局唯一的事务ID（XID）并返回给TM。
（2）TM携带XID进行远程服务调用，XID在微服务调用链中传播，确保所有参与的分支事务都能被正确关联到全局事务中。
（3）当业务操作完成后，TM根据业务逻辑向TC发起全局事务的提交或回滚请求。
（4）TC根据各分支事务的执行结果，决定全局事务的提交或回滚，并通知所有RM进行相应的操作。

4.2 RM（Resource Manager，资源管理器）

4.2.1 定义与职责

（1）RM负责管理分支事务处理的资源，如数据库连接、消息队列等。它是分布式事务中具体执行操作的组件。
（2）RM与TC进行通信，注册分支事务、报告分支事务的状态，并根据TC的指令驱动分支事务的提交或回滚。
（3）在Seata框架中，RM同样与业务系统集成在一起，作为客户端存在。每个参与全局事务的服务或数据库操作，都会有一个对应的RM来管理。

4.2.2 工作流程

（1）在执行具体业务操作之前，RM会向TC注册分支事务，并将其纳入全局事务的管辖范围。
（2）RM执行本地事务操作，如数据库更新、消息发送等，并确保这些操作是可回滚和持久化的。
（3）RM将分支事务的执行结果（提交或回滚）上报给TC。
（4）当TC收到TM的全局事务提交或回滚请求时，它会根据各分支事务的状态决定全局事务的结果，并通知所有RM进行相应的提交或回滚操作。

4.3 Seata RM和TM与Seata Server之间的RPC通信

在Seata中，TM（Transaction Manager，事务管理器）与Seata Server（即TC，Transaction Coordinator，事务协调者）之间的通信是通过RPC（Remote Procedure Call，远程过程调用）实现的。

RPC是一种允许程序在网络上调用远程计算机上程序的技术，就像调用本地计算机上的程序一样。

4.3.1 TM与Seata Server之间的RPC通信

（1）建立连接

TM在启动时会尝试与Seata Server建立长连接。这个连接是通过Netty等网络通信框架实现的，Netty提供了高效、异步的网络通信能力。
在建立连接的过程中，TM会向Seata Server发送注册请求，包括应用ID、事务组名称等信息，以便Seata Server能够识别和管理该TM。

（2）事务管理

一旦连接建立，TM就可以通过RPC调用Seata Server提供的服务来管理全局事务。
例如，当业务操作需要跨多个服务或数据库时，TM会向Swww.devze.comeata Server请求开启一个全局事务，并获取一个全局唯一的事务ID（XID）。
在执行远程服务调用时，TM会将XID携带在调用中，以便参与的RM能够识别并将分支事务注册到全局事务中。
当业务操作完成后，TM会根据业务逻辑向Seata Server发起全局事务的提交或回滚请求。

（3）通信协议

Seata使用自定义的通信协议来进行RPC通信，该协议支持事务的创建、提交、回滚等操作。
通信过程中，Seata还实现了心跳检测、超时重试等机制来确保通信的可靠性和稳定性。

（4）性能优化

为了提高RPC通信的性能，Seata采用了多种优化策略，如使用Netty的主从Reactor多线程模型来处理并发请求、采用批量发送请求来减少网络开销等。

4.3.2 RM与Seata Server之间的RPC通信

在Seata中，RM负责管理分支事务处理的资源，如数据库连接等。

当RM执行分支事务时，它需要与Seata Server进行通信，以注册分支事务、报告分支事务的状态，并根据Seata Server的指令驱动分支事务的提交或回滚。

这种通信是通过RPC机制实现的，它允许RM远程调用Seata Server上的服务。

（1）建立连接

当RM启动时，它会根据配置尝试与Seata Server建立长连接。这个连接是通过Netty等网络通信框架实现的，Netty提供了高效、异步的网络通信能力。
在建立连接的过程中，RM会向Seata Server发送注册请求，包括应用ID、事务组名称等信息，以便Seata Server能够识别和管理该RM。

（2）分支事务注册

当RM执行一个分支事务时，它会向Seata Server注册该分支事务。注册过程中，RM会携带全局事务ID（XID）等信息，以便Seata Server能够将该分支事务关联到相应的全局事务中。
Seata Server在收到注册请求后，会为该分支事务分配一个唯一的分支事务ID，并将其注册到全局事务中。

（3）状态报告与指令执行

在分支事务执行过程中，RM会定期向Seata Server报告分支事务的状态，如正在执行、已提交、已回滚等。
当全局事务需要提交或回滚时，Seata Server会根据各分支事务的状态和结果，向RM发送相应的提交或回滚指令。
RM在收到指令后，会执行相应的操作，如提交本地事务、回滚本地事务等，并将执行结果报告给Seata Server。

（4）心跳检测与异常处理

为了保持连接的活跃状态，RM会定期向Seata Server发送心跳消息。
如果Seata Server在一段时间内没有收到RM的心跳消息，它可能会认为RM已经离线，并采取相应的异常处理措施，如重试连接、记录日志等。

Seata RM与Seata Server之间的RPC通信是Seata分布式事务框架中的重要组成部分。通过高效的RPC通信机制，RM能够远程调用Seata Server提供的服务来管理分支事务，确保分布式事务的一致性和完整性。同时，Seata还通过多种优化策略来提高RPC通信的性能和可靠性。

4.4 Seata Server利用SpringBoot CommandLineRunner启动服务端通信渠道

在Seata Server中，ServerRunner类是一个重要的组件，它继承自Spring Boot的CommandLineRunner接口。

这意味着在Spring Boot应用启动后，ServerRunner的run()方法会被自动执行。这种方法通常用于在应用启动后立即执行一段特定的代码，比如初始化资源、启动服务等。

ServerRunner类的主要职责是初始化Netty通信渠道，即NettyRemotingServer。

Netty是一个高性能的异步事件驱动的网络应用框架，用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。

在Seata中，Netty用于节点间的通信，包括事务协调器（TC）、事务管理器（TM）和资源管理器（RM）之间的通信。

以下是ServerRunner类中run()方法可能包含的逻辑的一个简单示例：

@Override  
public void run(String... args) throws Exception {  
    // 初始化Netty通信服务器  
    NettyRemotingServer nettyRemotingServer = new NettyRemotingServer();  
    nettyRemotingServer.setPort(serverPort); // 设置服务器端口  
    nettyRemotingServer.setHost(serverHost); // 设置服务器主机地址  
    nettyRemotingServer.start(); // 启动服务器  
  
    // 其他初始化逻辑，比如注册服务等  
}

在这个例子中，run()方法首先创建了一个NettyRemotingServer实例，并设置了服务器的主机地址和端口号。然后，它调用start()方法来启动Netty服务器，这样Seata Server就可以监听来自其他节点的请求了。

总的来说

ServerRunner类在Seata Server中扮演着重要的角色，它负责初始化Netty通信渠道，为Seata节点间的通信提供基础设施。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持编程客栈(www.devze.com)。

继续阅读：CommandLineRunner异步任务机制 SpringBoot CommandLineRunner SpringBoot CommandLineRunner异步

SpringBoot CommandLineRunner的异步任务机制使用

目录

1.概要分析

1.1 手动创建线程

1.2 使用 Spring 的异步执行功能

2.核心原理分析

2.1 接口定义与功能

2.2 执行时机

2.3 命令行参数传递

2.4 实现与注册

2.5 执行顺序

2.6 与 ApplicationRunner 的区别

2.7 应用场景

3.部分源码分析

3.1 启动Spring Boot应用程序

3.2 调用所有的Runner实现类

4.典型的应用场景分析

4.1 TM（Transaction Manager，事务管理器）

4.2 RM（Resource Manager，资源管理器）

4.3 Seata RM和TM与Seata Server之间的RPC通信

4.4 Seata Server利用SpringBoot CommandLineRunner启动服务端通信渠道

总的来说

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