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在高并发的场景下，异步 是一个极其重要的优化方向。
前段时间，生产环境产生一次事变，笔者认为事变的场景十分具备 典型性。
写这篇文章，笔者想和大家深入探讨该场景的架构优化计划。心愿大家读完之后，能够对 异步 有更粗浅的了解。
1 业务场景
老师登录教研平台，会看到课程列表，点击课程后，课程会以视频的模式展示进去。
拜访课程详情页面，蕴含两个外围动作：
读取课程视频信息 :
从缓存服务器 Redis 获取课程的视频信息，返回给前端，前端通过视频组件渲染。
写入课程观看行为记录 :
当老师观看视频的过程中，浏览器每隔 3 秒发动申请，教研服务将观看行为记录插入到数据库表中。而且随着用户在线人数越多，写操作的频率也会指数级增长。
上线初期，这种设计运行还算良好，但随着在线用户的增多，零碎响应越来越慢，大量线程阻塞在写入视频观看进度表上的 Dao 办法。上。
首先咱们会想到一个十分直观的计划，晋升写入数据库的能力。
- 优化 SQL 语句；
- 晋升 MySQL 数据库硬件配置 ;
- 分库分表。
这种计划其实也能够满足咱们的需要，然而通过扩容硬件并不便宜，另外写操作能够容许适当提早和失落大量数据，那这种计划更显得性价比有余。
那么架构优化的方向应该是：“缩小写动作的耗时，晋升写动作的并发度”，只有这样能力让零碎更顺畅的运行。
于是，咱们想到了第二种计划：写申请异步化。
- 线程池模式
- 本地内存 + 定时工作
- MQ 模式
- Agent 服务 + MQ 模式
2 线程池模式
2014 年，笔者在艺龙旅行网负责红包零碎相干工作。经营零碎会调用红包零碎给特定用户发送红包，当这些用户登录 app 后，app 端会调用红包零碎的激活红包接口。
激活红包接口是一个写操作，速度也比拟快(20 毫秒左右)，接口的日申请量在 2000 万左右。
利用拜访高峰期，红包零碎会变得不稳固，激活接口常常超时，笔者为了疾速解决问题，采取了一个十分毛糙的计划：
“控制器收到申请后，将写操作放入到独立的线程池中后，立刻返回给前端，而线程池会异步执行激活红包办法“。
坦白的讲，这是一个十分无效的计划，优化后，红包零碎十分稳固。
回到教研的场景，见下图，咱们也能够设计相似线程池模型的计划：
应用线程池模式，须要留神如下几点：
- 线程数不宜过高，防止占用过多的数据库连接池 ;
- 须要思考评估线程池队列的大小，免得呈现内存溢出的问题。
3 本地内存 + 定时工作
开源中国统计浏览数的计划十分经典。
用户拜访过一次文章、新闻、代码详情页面，拜访次数字段加 1 , 在 oschina 上这个操作是异步的，拜访的时候只是将数据在内存中保留，每隔固定工夫将这些数据写入数据库。
示例代码如下：
咱们能够借鉴开源中国的计划：
- 控制器接收申请后，观看进度信息存储到本地内存 LinkedBlockingQueue 对象里；
- 异步线程每隔 1 分钟从队列里获取数据，组装成 List 对象，最初调用 Jdbc batchUpdate 办法批量写入数据库；
- 批量写入次要是为了晋升零碎的整体吞吐量，每次批量写入的 List 大小也不宜过大。
这种计划长处是：不改变原有业务架构，简略易用，性能也高。该计划同样须要思考内存溢出的危险。
4 MQ 模式
很多同学们会想到 MQ 模式，音讯队列最外围的性能是 异步 和解耦，MQ 模式架构清晰，易于扩大。
外围流程如下：
- 控制器接收写申请，将观看视频行为记录转换成音讯；
- 教研服务发送音讯到 MQ，将写操作胜利信息返回给前端；
- 消费者服务从 MQ 中获取音讯，批量操作数据库。
这种计划长处是：
- MQ 自身反对高可用和异步，发送音讯效率高 , 也反对批量生产;
- 音讯在 MQ 服务端会长久化，可靠性要比保留在本地内存高；
不过 MQ 模式须要引入新的组件，减少额定的复杂度。
5 Agent 服务 + MQ 模式
互联网大厂还有一种常见的 异步 的计划：Agent 服务 + MQ 模式。
教研服务器上部署 Agent 服务（独立的过程）, 教研服务接管写申请后，将申请依照固定的格局（比方 JSON）写入到本次磁盘中，而后给前端返回胜利信息。
Agent 服务会监听文件变动，将文件内容发送到音讯队列 , 消费者服务获取观看行为记录，将其存储到 MySQL 数据库中。
还有一种演进，假如咱们不想在利用中依赖音讯队列，不生成本地文件，能够采纳如下的形式：
这种计划最大的长处是：架构分层清晰，业务服务不须要引入 MQ 组件。
笔者原来接触过的性能监控平台，或者日志剖析平台都应用这种模式。
6 总结
学习须要一层一层递进的思考。
第一层：什么场景下须要异步
- 大量写操作占用了过多的资源，影响了零碎的失常运行；
- 写操作异步后，不影响主流程，容许适当提早；
第二层：异步的外功心法
本文提到了四种异步形式：
- 线程池模式
- 本地内存 + 定时工作
- MQ 模式
- Agent 服务 + MQ 模式
它们的独特特点是：将写操作命令存储在一个池子后，立即响应给前端，缩小写动作的耗时。工作服务异步从池子里获取工作后执行。
第三层：异步的实质
在笔者看来，异步是更细粒度的应用系统资源的一种形式。
在教研课程详情场景里，数据库的资源是固定的，但写操作占据大量数据库资源，导致整个零碎的阻塞，但写操作并不是最外围的业务流程，它不应该占用那么多的系统资源。
咱们应用异步的解决方案时，无论是应用线程池，还是本地内存 + 定时工作，亦或是 MQ，对数据库资源的应用都须要在正当的范畴内，只有这样零碎能力顺畅的运行。
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