異步處理窺探

用過微信網(wǎng)頁版的人應(yīng)該都清楚網(wǎng)頁登陸的流程，大致描述一下這個過程：

  1. 打開網(wǎng)頁版登陸鏈接
  2. 頁面會顯示一個二維碼
  3. 用微信客戶端掃描二維碼，讓用戶確認(rèn)登陸網(wǎng)頁版
  4. 如果確認(rèn)登陸，網(wǎng)頁版會自動進入聊天界面。

這個過程的交互方式和一般的WEB應(yīng)用不太一樣，步驟4網(wǎng)頁自動跳轉(zhuǎn)，明顯是由服務(wù)端主動推送了內(nèi)容給網(wǎng)頁端，網(wǎng)頁端收到跳轉(zhuǎn)確認(rèn)后才觸發(fā)的，這里就引出了今天要討論的問題：服務(wù)端推送技術(shù)。服務(wù)端推送又稱為Comet，服務(wù)端異步處理等。很早以前就出現(xiàn)了，但一直沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，存在著不少Comet技術(shù)框架，各個Web容器也各自實現(xiàn)了自己的Comet支持。最近公司的產(chǎn)品也出現(xiàn)了和微信網(wǎng)頁版登陸類似的場景，需要用到Comet技術(shù)，我簡單的研究了下，寫下來記錄一下。

針對Comet技術(shù)的選擇性蠻多，我匆匆看了一下，就有這么3個方案：

  • Tomcat 內(nèi)置支持，需要實現(xiàn)CometProcessor接口。但是應(yīng)用就依賴Tomcat容器了。

  • Servlet3 天然支持，Servlet3提供一套完整的異步處理API，包括AsyncContext,AsyncLiseter,AsyncEvent. 要求Tomcat7.0++。

  • SpringMVC3.2 在Servlet3的基礎(chǔ)上做了進一步的封裝，編碼更為簡單，提供Callable，WebAsyncTask，DeferredResult三種方式進行異步編程支持，非常方便。

基于Tomcat的CometProcessor依賴性過大，我基本上不予考慮了。因為時間還算充裕，所以我分別針對Servlet3 和SpringMVC3.2 都做了嘗試，其實過程都比較簡單，關(guān)鍵是要理解場景。我來介紹下我們產(chǎn)品的實際場景吧，我們要實現(xiàn)的一個功能是掃描動態(tài)二維碼關(guān)注微信公眾賬號?；玖鞒淌沁@樣的：

  1. 客戶端調(diào)用服務(wù)端接口獲取動態(tài)二維碼以及二維碼內(nèi)容中內(nèi)置的ID。（這個時候在客戶端能看到一個二維碼了，等待用戶掃描）
  2. 客戶端馬上調(diào)用服務(wù)端的一個長連接接口，與服務(wù)端建立長連接，等待服務(wù)端通知。（這個過程是在后臺發(fā)生的，用戶無法感知）
  3. 用戶拿出微信掃描二維碼，就會有一個掃描事件通知到服務(wù)端的掃描接口。（這個時候服務(wù)端接收到掃描動作，完成自己的業(yè)務(wù)操作以后，通知長連接接口，用戶已經(jīng)掃描了，可以返回了）。

這個流程里面有這么幾個地方是需要能解決的：

  1. 步驟2里面要求客戶端--服務(wù)端建立長連接，不會立即返回，客戶端一直在等待狀態(tài)。（Servlet3 的API可以支持，需要把Timeout時間設(shè)置長一點，一般是60S夠了）
  2. 步驟3中 掃描接口要通知長連接接口，如何做到？ 必須存在一個公共的容器，容器里面存著上下文信息，掃描接口把執(zhí)行完畢的上下文告知長連接接口就可以了。

所以，實現(xiàn)代碼如下：

配置部分

web.xml 啟用Servlet3 的命名空間

<web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"
    xmlns:web="http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"
    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd"
    id="WebApp_ID" version="3.0">

</web-app>

長連接Servlet要開啟異步支持：

@WebServlet(value = "/scan/*",asyncSupported = true)

Tomcat server.xml要開啟NIO模式

<Connector port="8080" protocol="org.apache.coyote.http11.Http11NioProtocol"
     connectionTimeout="20000" asyncTimeout="150000"  URIEncoding="utf-8"  redirectPort="8443" />

長連接Servlet實現(xiàn)

@WebServlet(value = "/scan/*",asyncSupported = true)
public class ScanServlet extends HttpServlet {

   // private ScanRetain retain;

    private Logger logger = Logger.getLogger(getClass());

    @Override
    public void init() throws ServletException {
       
    }

    @Override
    public void destroy() {
        ScanRetain.MAP.clear();
    }

    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        doPost(req, resp);
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        logger.debug(">>>>>>>>>>>>>>>>>開始訪問長連接Servlet.....");
        String pathInfo = req.getPathInfo();
        String key = null;
        if (pathInfo != null) {
            int i = pathInfo.lastIndexOf('/');
            if (i >= 0) {
                key = pathInfo.substring(i + 1);
            }
        }
        if (key == null) {
            PrintWriter writer = resp.getWriter();
            writer.write("error:not found scan key");
            writer.flush();
            return;
        }
        req.startAsync(req, resp);
        if (req.isAsyncStarted()) {
            final AsyncContext asyncContext = req.getAsyncContext();
            final String theKey = key;
            asyncContext.setTimeout(60 * 1000L);

            asyncContext.addListener(new AsyncListener() {
                @Override
                public void onComplete(AsyncEvent asyncEvent) throws IOException {
                    ScanRetain.MAP.remove(theKey);
                }

                @Override
                public void onTimeout(AsyncEvent asyncEvent) throws IOException {
                    ScanRetain.MAP.remove(theKey);
                }

                @Override
                public void onError(AsyncEvent asyncEvent) throws IOException {
                    ScanRetain.MAP.remove(theKey);
                }

                @Override
                public void onStartAsync(AsyncEvent asyncEvent) throws IOException {

                }
            });

            logger.debug(">>>>>>>>>>>>>>>>>將長連接上下文對象加入隊列等待處理.........");
            ScanRetain.MAP.put(theKey, asyncContext);
        }
    }
}

公共Context容器存放類以及提供給掃描后對長連接響應(yīng)處理的邏輯

public class ScanRetain {

    // 公共上下文容器
    public static final ConcurrentHashMap<String, AsyncContext> MAP = new ConcurrentHashMap<String, AsyncContext>();

    private Logger logger = Logger.getLogger(getClass());

    public void doReturn(String key){
        logger.debug(">>>>>>>>>>>>>>>>>長連接正在響應(yīng).....");
        AsyncContext asyncContext = MAP.get(key);
        if (asyncContext == null) {
            return;
        }
        HttpServletResponse res = (HttpServletResponse) asyncContext.getResponse();
        DBObject data = new BasicDBObject("result",1)
                .append("info","ok")
                .append("now",System.currentTimeMillis());
        String str = JSON.serialize(data);
        OutputStream os = null;
        try {
            os = res.getOutputStream();
            os.write(str.getBytes("utf-8"));
            logger.debug(">>>>>>>>>>>>>>>>>長連接響應(yīng)完畢.....");
            os.flush();
            asyncContext.setTimeout(100L);// 一定要加這一句才會及時返回
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


}

掃描事件觸發(fā)長連接響應(yīng)的邏輯

Long senceId = 0L;
if (qrSenceId != null) {
    senceId = Long.parseLong(qrSenceId);
}
scanRetain.doReturn(senceId + "");

SpringMVC3.2 的實現(xiàn)我也嘗試了一下：
長連接接口：

// 上下文容器
  public static final ConcurrentHashMap<String, DeferredResult<String>> MAP = new ConcurrentHashMap<String, DeferredResult<String>>();

@RequestMapping("doScan/{key}")
    @ResponseBody
    public DeferredResult<String> doScan(@PathVariable("key") String key) {
        DeferredResult<String> result = new DeferredResult<String>();
        MAP.put(key, result);
        return result;
    }

通知長連接響應(yīng)客戶端的測試代碼：

@RequestMapping(value="/newScan/{key}",produces = "text/plain;charset=utf-8;")
    @ResponseBody
    public String newScan(@PathVariable("key") String key,
            HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) {
        DeferredResult<String> data = Scans.MAP.get(key);
        if(data!=null){
            data.setResult("this is result:"+System.currentTimeMillis());
            Scans.MAP.remove(key);
        }
        return "new scan test finished :"+key+"now is :"+System.currentTimeMillis();
    }

Spring的代碼實現(xiàn)簡單很多，但是也不那么直觀，不利于理解。

同時，它還提供另外兩種異步處理的方式，只是不適于這個場景，這里也羅列一下。
Callable：

 @ResponseBody
    @RequestMapping("call")
    public Callable<String> call(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws Exception {
        return new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                return "hello,callable";
            }
        };

    }

WebAsyncTask:

 @ResponseBody
    @RequestMapping("async")
    public WebAsyncTask<String> async(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws Exception {
        Callable<String> callable = new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                return "hello,WebAsyncTask";
            }
        };

        return new WebAsyncTask<String>(1000*60L,callable);
    }

上面兩種方式也是用于異步操作的，它們比較適用于一些比較耗時的操作（如大數(shù)據(jù)計算，文件處理），它們的響應(yīng)一般不存在其他的觸發(fā)點，就是取決于Callable內(nèi)部代碼塊的執(zhí)行結(jié)束。

綜上，我們大致可以總結(jié)出異步處理的兩種應(yīng)用場景：

1. 多點操作，單點的響應(yīng)往往依賴于其他點的觸發(fā)，最典型的就是微信掃描登錄了。這個基本的編碼思路應(yīng)該是這樣的：

  • 定義一個上下文存儲容器，容器要支持并發(fā)，最好選用Concurrent類型。

  • 開發(fā)長連接接口，客戶端請求連接后，將上下文加入存儲容器。

  • 開發(fā)響應(yīng)的觸發(fā)邏輯代碼段。

  • 觸發(fā)業(yè)務(wù)完成以后，調(diào)用響應(yīng)觸發(fā)邏輯。

2. 單點操作，但是操作往往非常耗時，不能及時響應(yīng)。這種場景一般會把耗時操作全部抽離到Callable代碼段，響應(yīng)的觸發(fā)點就是Callable代碼的結(jié)束處。

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