Spring @Async 内部调用失效问题：五种解决方案实战分析

大G哥

于 2025-05-01 14:36:50 发布

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文章标签： spring java sql 数据库后端

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Java_fenxiang/article/details/147658635

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是不是遇到过这种情况：你给一个方法加上了@Async 注解，期待它能异步执行，结果发现它还是同步执行的？更困惑的是，同样的注解在其他地方却能正常工作。这个问题困扰了很多 Java 开发者，尤其是当你在同一个类中调用带有@Async 注解的方法时。今天，我们就来深入解析这个问题的原因，并提供多种实用的解决方案。

Spring @Async 的正常工作原理

在讨论内部调用问题前，我们先了解一下@Async 注解的基本工作原理。

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

// 简单的用户类
class User {
    private String email;
    private String name;

    // 默认构造器(Spring Bean实例化需要)
    public User() {}

    public User(String email, String name) {
        this.email = email;
        this.name = name;
    }

    public String getEmail() { return email; }
    public String getName() { return name; }
    public void setEmail(String email) { this.email = email; }
    public void setName(String name) { this.name = name; }
}

@Service
public class EmailService {

    @Async
    public void sendEmail(String to, String content) {
        // 耗时的邮件发送逻辑
        System.out.println("发送邮件中... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());
    }
}

@Service
public class UserService {
    @Autowired
    private EmailService emailService;

    public void registerUser(User user) {
        // 用户注册逻辑
        System.out.println("注册用户中... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());

        // 异步发送欢迎邮件
        emailService.sendEmail(user.getEmail(), "欢迎注册！");

        // 注册完成，立即返回
        System.out.println("注册完成！");
    }
}

Spring @Async 的工作原理如下：

Spring @Async 内部调用失效问题：五种解决方案实战分析_AOP

Spring 通过 AOP 代理实现@Async 功能。当一个方法被@Async 注解标记时，Spring 会创建一个代理对象。当外部代码调用该方法时，调用实际上首先被代理对象拦截，然后代理将任务提交到线程池异步执行。

Spring 默认对实现接口的类使用 JDK 动态代理，对非接口类使用 CGLIB 代理。但无论哪种代理，重要的是调用必须经过代理对象，才能触发@Async 的处理逻辑。

内部调用问题

问题出现在同一个类中调用自己的@Async 方法时：

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.List;

@Service
public class NotificationService {

    public void notifyAll(List<User> users, String message) {
        System.out.println("开始通知所有用户... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());

        for (User user : users) {
            // 调用同一个类中的@Async方法
            sendNotification(user, message);  // 问题：这里变成了同步调用！
        }

        System.out.println("通知流程初始化完成！");  // 实际要等所有通知发送完才会执行到这里
    }

    @Async
    public void sendNotification(User user, String message) {
        // 模拟耗时操作
        try {
            System.out.println("正在发送通知给" + user.getName() +
                    "... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

上面的代码中，虽然sendNotification方法标记了@Async，但当在notifyAll方法中调用它时，它还是会同步执行，这不是我们预期的行为。

为什么内部调用会失效？

Spring @Async 内部调用失效问题：五种解决方案实战分析_AOP_02

内部调用失效的核心原因是：Spring 的 AOP 是基于代理实现的，而内部方法调用会绕过代理机制。

当你在一个类中直接调用同一个类的方法时(即使用this.method()或简单的method())，这种调用是通过 Java 的常规方法调用机制直接执行的，完全绕过了 Spring 创建的代理对象。没有经过代理，@Async 注解就无法被识别和处理，因此方法会按普通方法同步执行。

从源码角度看，Spring 通过AsyncAnnotationBeanPostProcessor处理带有@Async 注解的方法，创建代理对象。当方法调用经过代理时，代理会检测注解并将任务提交给配置的TaskExecutor(Spring 用于执行异步任务的核心接口，提供线程池管理等功能)。内部调用直接执行原始方法，根本不经过这个处理流程。

五种解决方案

方案 1：自我注入(Self-Injection)

最简单的方法是在类中注入自己：

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import java.util.List;

@Service
public class NotificationService {

    @Autowired
    private NotificationService self;  // 注入自己的代理对象

    public void notifyAll(List<User> users, String message) {
        System.out.println("开始通知所有用户... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());

        for (User user : users) {
            // 通过自注入的引用调用@Async方法
            self.sendNotification(user, message);  // 现在是异步调用！
        }

        System.out.println("通知流程初始化完成！");  // 立即执行，不等待通知完成
    }

    @Async
    public void sendNotification(User user, String message) {
        // 实现同前...
    }
}

工作原理：当 Spring 注入self字段时，它实际上注入的是一个代理对象，而不是原始对象。通过代理调用方法，确保@Async 注解能被正确处理。

优点：

实现简单，仅需添加一个自引用字段，无需修改方法逻辑
不改变原有的类结构

缺点：

可能导致循环依赖问题(不过 Spring 通常能处理这类循环依赖)
代码看起来可能有点奇怪，自注入不是一种常见模式
如果服务类需要序列化，代理对象可能导致序列化问题

方案 2：使用 ApplicationContext 获取代理对象

通过 Spring 的 ApplicationContext 手动获取代理对象：

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import java.util.List;

@Service
public class NotificationService {

    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    public void notifyAll(List<User> users, String message) {
        System.out.println("开始通知所有用户... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());

        // 获取代理对象
        NotificationService proxy = applicationContext.getBean(NotificationService.class);

        for (User user : users) {
            // 通过代理对象调用@Async方法
            proxy.sendNotification(user, message);  // 异步调用成功
        }

        System.out.println("通知流程初始化完成！");
    }

    @Async
    public void sendNotification(User user, String message) {
        // 实现同前...
    }
}

工作原理：从 ApplicationContext 获取的 bean 总是代理对象(如果应该被代理的话)。通过这个代理调用方法会触发所有 AOP 切面，包括@Async。

优点：

清晰明了，显式获取代理对象
不需要添加额外的字段

缺点：

增加了对 ApplicationContext 的依赖
每次调用前都需要获取 bean，略显冗余

方案 3：使用 AopContext 获取代理对象

利用 Spring AOP 提供的工具类获取当前代理：

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;
import org.springframework.aop.framework.AopContext;
import java.util.List;

@Configuration
@EnableAsync
@EnableAspectJAutoProxy(exposeProxy = true)  // 重要：暴露代理对象
public class AsyncConfig {
    // 异步配置...
}

@Service
public class NotificationService {

    public void notifyAll(List<User> users, String message) {
        System.out.println("开始通知所有用户... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());

        // 获取当前代理对象
        NotificationService proxy = (NotificationService) AopContext.currentProxy();

        for (User user : users) {
            // 通过代理对象调用@Async方法
            proxy.sendNotification(user, message);  // 异步调用成功
        }

        System.out.println("通知流程初始化完成！");
    }

    @Async
    public void sendNotification(User user, String message) {
        // 实现同前...
    }
}

工作原理：Spring AOP 提供了AopContext.currentProxy()方法来获取当前的代理对象。调用方法时，使用这个代理对象而不是this。

注意事项：必须在配置中设置@EnableAspectJAutoProxy(exposeProxy = true)来暴露代理对象，否则会抛出异常。

优点：

无需注入其他对象
代码清晰，直接使用 AOP 上下文

缺点：

需要显式配置exposeProxy = true
依赖 Spring AOP 的特定 API

方案 4：拆分为单独的服务类

将异步方法拆分到单独的服务类中：

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import java.util.List;

@Service
public class AsyncNotificationService {

    @Async
    public void sendNotification(User user, String message) {
        // 模拟耗时操作
        try {
            System.out.println("正在发送通知给" + user.getName() +
                    "... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

@Service
public class NotificationService {

    @Autowired
    private AsyncNotificationService asyncService;

    public void notifyAll(List<User> users, String message) {
        System.out.println("开始通知所有用户... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());

        for (User user : users) {
            // 调用专门的异步服务
            asyncService.sendNotification(user, message);  // 正常异步调用
        }

        System.out.println("通知流程初始化完成！");
    }
}

工作原理：将需要异步执行的方法移动到专门的服务类中，然后通过依赖注入使用这个服务。这样，调用总是通过 Spring 代理对象进行的。

优点：

符合单一职责原则，代码组织更清晰
避免了所有与代理相关的问题
可以更好地对异步操作进行组织和管理
更符合依赖倒置原则，便于单元测试和模拟测试

缺点：

需要创建额外的类
可能导致类的数量增加

方案 5：手动使用 TaskExecutor

完全放弃@Async 注解，手动使用 Spring 的 TaskExecutor：

import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.core.task.TaskExecutor;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;

@Service
public class NotificationService {

    @Autowired
    private TaskExecutor taskExecutor;  // Spring提供的任务执行器接口

    public void notifyAll(List<User> users, String message) {
        System.out.println("开始通知所有用户... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());

        for (User user : users) {
            // 手动提交任务到执行器
            taskExecutor.execute(() -> {
                sendNotification(user, message);  // 异步执行
            });

            // 如需获取返回值，可以使用CompletableFuture
            CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                return sendNotificationWithResult(user, message);
            }, taskExecutor);

            // 非阻塞处理结果
            future.thenAccept(result -> {
                System.out.println("通知结果: " + result);
            });

            // 链式操作示例：转换结果并组合多个异步操作
            CompletableFuture<Integer> processedFuture = future
                .thenApply(result -> result.length())  // 转换结果
                .thenCombine(  // 组合另一个异步操作
                    CompletableFuture.supplyAsync(() -> user.getName().length()),
                    (len1, len2) -> len1 + len2
                );

            // 非阻塞异常处理
            processedFuture.exceptionally(ex -> {
                System.err.println("处理失败: " + ex.getMessage());
                return -1;
            });
        }

        System.out.println("通知流程初始化完成！");
    }

    // 注意：不再需要@Async注解
    public void sendNotification(User user, String message) {
        // 实现同前...
    }

    public String sendNotificationWithResult(User user, String message) {
        // 返回通知结果
        return "已通知" + user.getName();
    }
}

工作原理：直接使用 Spring 的 TaskExecutor 提交任务，完全绕过 AOP 代理机制。

优点：

完全控制异步执行的方式和时机
不依赖 AOP 代理，更直接和透明
可以更细粒度地控制任务执行(如添加超时、错误处理等)
支持灵活的返回值处理，结合 CompletableFuture 实现非阻塞编程
支持复杂的异步编排(如链式操作、组合多个异步任务)

缺点：

失去了@Async 的声明式便利性
需要更多的手动编码
需要移除@Async 注解，修改方法签名和调用逻辑，代码侵入性高

针对返回值的异步方法

如果你的@Async 方法有返回值，它应该返回Future或CompletableFuture。在处理内部调用时，上述解决方案同样适用：

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;

// 示例业务类
class ReportRequest {
    private String id;

    // 默认构造器
    public ReportRequest() {}

    public ReportRequest(String id) { this.id = id; }
    public String getId() { return id; }
    public void setId(String id) { this.id = id; }
}

class Report {
    private String id;
    private String content;

    // 默认构造器
    public Report() {}

    public Report(String id, String content) {
        this.id = id;
        this.content = content;
    }
}

@Service
public class ReportService {

    @Autowired
    private ReportService self;  // 使用方案1：自我注入

    public void generateReports(List<ReportRequest> requests) {
        List<CompletableFuture<Report>> futures = new ArrayList<>();

        for (ReportRequest request : requests) {
            // 通过代理调用返回CompletableFuture的异步方法
            CompletableFuture<Report> future = self.generateReport(request);
            futures.add(future);
        }

        // 等待所有报告生成完成
        CompletableFuture.allOf(futures.toArray(new CompletableFuture[0])).join();

        // 处理结果
        for (CompletableFuture<Report> future : futures) {
            Report report = future.join();
            // 处理报告...
        }
    }

    @Async
    public CompletableFuture<Report> generateReport(ReportRequest request) {
        // 模拟耗时的报告生成
        try {
            System.out.println("生成报告中... 当前线程: " + Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(2000);
            Report report = new Report(request.getId(), "报告内容...");
            return CompletableFuture.completedFuture(report);
        } catch (Exception e) {
            CompletableFuture<Report> future = new CompletableFuture<>();
            future.completeExceptionally(e);
            return future;
        }
    }
}

异常处理与实践建议

异步方法的异常处理需要特别注意：异步执行的方法抛出的异常不会传播到调用方，因为异常发生在不同的线程中。

import org.springframework.scheduling.annotation.Async;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.Future;
import org.springframework.scheduling.annotation.AsyncResult;

@Service
public class RobustNotificationService {

    @Autowired
    private RobustNotificationService self;
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RobustNotificationService.class);

    public void notifyAll(List<User> users, String message) {
        for (User user : users) {
            // 错误：无法捕获异步方法的异常，因为异常发生在另一个线程
            // try {
            //     self.sendNotification(user, message);
            // } catch (Exception e) {
            //     logger.error("Failed to send notification to user: " + user.getId(), e);
            // }

            // 正确方式1：使用全局异常处理器(在AsyncConfigurer中配置)
            self.sendNotification(user, message);

            // 正确方式2：如果方法返回Future，可以通过future捕获异常
            Future<?> future = self.sendNotificationWithFuture(user, message);
            try {
                future.get(); // 阻塞并捕获异常
            } catch (Exception e) {
                logger.error("通知发送失败: " + user.getName(), e);
                // 处理失败情况
            }

            // 正确方式3：使用CompletableFuture的异常处理
            CompletableFuture<Void> cf = self.sendNotificationWithCompletableFuture(user, message);
            cf.exceptionally(ex -> {
                logger.error("通知发送失败: " + user.getName(), ex);
                return null;
            });
        }
    }

    @Async
    public void sendNotification(User user, String message) {
        try {
            // 通知逻辑...
            if (user.getName() == null) {
                throw new RuntimeException("用户名不能为空");
            }
        } catch (Exception e) {
            // 记录详细的异常信息，但异常不会传播到调用方
            logger.error("通知失败: " + user.getName(), e);
            // 异常会被AsyncUncaughtExceptionHandler处理(如果配置了)
            throw e;
        }
    }

    @Async
    public Future<Void> sendNotificationWithFuture(User user, String message) {
        // 实现逻辑...
        return new AsyncResult<>(null);
    }

    @Async
    public CompletableFuture<Void> sendNotificationWithCompletableFuture(User user, String message) {
        // 实现逻辑...
        return CompletableFuture.completedFuture(null);
    }
}

实践建议：

合理配置线程池：默认情况下，Spring 使用SimpleAsyncTaskExecutor，每次调用都会创建新线程，这在生产环境中是不可接受的。应配置适当的线程池：

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.scheduling.annotation.EnableAsync;
import org.springframework.scheduling.annotation.AsyncConfigurer;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;
import org.springframework.aop.interceptor.AsyncUncaughtExceptionHandler;
import org.springframework.aop.interceptor.SimpleAsyncUncaughtExceptionHandler;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

@Configuration
@EnableAsync
public class AsyncConfig implements AsyncConfigurer {

    @Override
    public Executor getAsyncExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        executor.setCorePoolSize(5);       // 核心线程数
        executor.setMaxPoolSize(10);       // 最大线程数
        executor.setQueueCapacity(25);     // 队列容量
        executor.setThreadNamePrefix("MyAsync-");

        // 拒绝策略：当队列满且线程数达到最大时的处理策略
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

        // 允许核心线程超时，适用于负载波动的场景
        executor.setAllowCoreThreadTimeOut(true);

        executor.initialize();
        return executor;
    }

    @Override
    public AsyncUncaughtExceptionHandler getAsyncUncaughtExceptionHandler() {
        return new SimpleAsyncUncaughtExceptionHandler();
    }
}

适当使用超时控制：对于需要获取结果的异步方法，添加超时控制，但要注意阻塞问题：

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

// 阻塞式超时控制(慎用，会阻塞当前线程)
CompletableFuture<Report> future = reportService.generateReport(request);
try {
    Report report = future.get(30, TimeUnit.SECONDS); // 设置30秒超时
} catch (TimeoutException e) {
    logger.error("报告生成超时", e);
    // 处理超时情况
}

// 更好的非阻塞方式：
future.orTimeout(30, TimeUnit.SECONDS)
      .thenAccept(report -> processReport(report))
      .exceptionally(ex -> {
          if (ex instanceof TimeoutException) {
              logger.error("报告生成超时");
          } else {
              logger.error("报告生成失败", ex);
          }
          return null;
      });

慎用方案选择：

对于简单场景，自我注入(方案 1)最简单直接
对于复杂业务逻辑，拆分服务(方案 4)是更好的架构选择
如果需要细粒度控制，直接使用 TaskExecutor(方案 5)是最灵活的选择

注意事务传播：异步方法执行在单独的线程中，会导致事务传播行为失效。Spring 的事务上下文通过ThreadLocal与当前线程绑定，异步方法在新线程中执行时，无法访问调用方的ThreadLocal数据，因此必须在异步方法上单独声明@Transactional以创建新事务。

@Service
public class TransactionService {

    @Autowired
    private TransactionService self;

    @Transactional
    public void saveWithTransaction(Entity entity) {
        // 事务操作...

        // 错误：异步方法在新线程中执行，当前事务不会传播
        self.asyncOperation(entity); // 不会共享当前事务
    }

    @Async
    @Transactional // 必须单独添加事务注解，会创建新的事务
    public void asyncOperation(Entity entity) {
        // 此方法将有自己的事务，而非继承调用方的事务
    }
}

验证异步执行：

// 在测试类中验证异步执行
@SpringBootTest
public class AsyncServiceTest {

    @Autowired
    private NotificationService service;

    @Test
    public void testAsyncExecution() throws Exception {
        // 记录主线程名称
        String mainThread = Thread.currentThread().getName();

        // 保存异步线程名称
        final String[] asyncThread = new String[1];
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);

        User user = new User();
        user.setName("TestUser");

        // 重写异步方法以捕获线程名称
        service.sendNotificationWithCompletableFuture(user, "test")
               .thenAccept(v -> {
                   asyncThread[0] = Thread.currentThread().getName();
                   latch.countDown();
               });

        // 等待异步操作完成
        latch.await(5, TimeUnit.SECONDS);

        // 验证线程不同
        assertThat(mainThread).isNotEqualTo(asyncThread[0]);
        assertThat(asyncThread[0]).startsWith("MyAsync-");
    }
}

五种方案对比

Spring @Async 内部调用失效问题：五种解决方案实战分析_Spring_03

总结

解决方案	实现复杂度	代码侵入性	额外依赖	架构清晰度	适用场景
自我注入	低	低 (仅添加一个自注入字段，无方法逻辑修改)	无	中	简单项目，快速解决
ApplicationContext	中	中	ApplicationContext	中	需要明确控制代理获取
AopContext	中	中	需开启 exposeProxy	中	不想增加依赖字段
拆分服务	高	低	无	高	大型项目，关注点分离
手动 TaskExecutor	高	高 (需修改方法注解和调用逻辑)	TaskExecutor	高	需要精细控制异步执行需灵活处理返回值需要复杂异步编排