掌握异步 Apex：提升 Salesforce 性能与可扩展性

背景与应用场景

作为一名 Salesforce 开发人员，我们经常面临一个核心挑战：如何在 Salesforce 平台严格的 Governor Limits（系统限制）下，处理大量数据、执行长时间运行的业务逻辑或与外部系统进行复杂的集成。同步执行的 Apex 代码（Synchronous Apex）受到严格的执行时间、DML 操作、SOQL 查询等限制，这使得它不适合处理那些可能耗时过长或资源密集型的任务。

为了解决这些问题，Salesforce 提供了强大的 Asynchronous Apex（异步 Apex）机制。异步 Apex 允许代码在独立的线程中，以后台进程的形式运行，并且拥有自己的、更为宽松的 Governor Limits，从而避免了阻塞用户界面或因超时而失败的风险。这极大地提升了应用程序的性能、可扩展性和用户体验。

以下是异步 Apex 常见的应用场景：

  • 批量数据处理：当需要处理成千上万甚至数百万条记录时（例如，数据迁移、定期数据清理、批量更新字段），同步 Apex 几乎不可能完成，而 Batch Apex 则是理想选择。
  • 外部系统集成（Callouts）：与外部 Web 服务进行 HTTP 请求（Callouts）通常需要时间，如果同步执行会阻塞用户界面。使用 Future 方法或 Queueable Apex 进行异步 Callouts 可以避免此问题。
  • 长时间运行的计算或业务逻辑：例如，复杂的财务计算、数据聚合、报告生成，这些任务可能会超出同步 Apex 的 CPU 时间限制。
  • 定时任务：需要定期运行的代码（例如，每日数据同步、每周报告生成、每月数据归档），可以通过 Scheduled Apex 实现自动化。
  • 队列化操作：当需要在一个事务完成后触发另一个异步操作，或者需要将复杂的数据结构传递给异步方法时，Queueable Apex 提供了比 Future 方法更灵活的解决方案。

Salesforce 提供了四种主要的异步 Apex 类型：

  1. Future 方法 (Future Methods)：最简单的异步执行方式。
  2. Batch Apex (批量 Apex)：专门设计用于处理大量记录。
  3. Queueable Apex (队列化 Apex)：比 Future 方法更灵活，支持链式调用和复杂数据类型。
  4. Scheduled Apex (计划 Apex)：用于在特定时间运行 Apex 代码。

原理说明

异步 Apex 的核心原理在于它将任务提交到一个后台队列中，由 Salesforce 平台在资源可用时进行处理。每个异步作业都在独立的事务中运行，这意味着它们有自己独立的 Governor Limits，并且不会影响提交它们的原始事务。这种分离确保了即使异步任务失败，也不会回滚触发它的主事务。

Future 方法

Future 方法使用 @future 注解标记，它是一个静态方法，并且只能接受原始数据类型（primitive data types）、Map 和 List 的非 SObject 类型。它不能接受 SObject 或 SObject 的集合作为参数。如果方法需要执行 Callout，则需要额外指定 (callout=true)。Future 方法是“即发即忘”（fire-and-forget）类型，不支持作业链，也无法轻松跟踪其状态。

Batch Apex

Batch Apex 用于处理大量记录，可以将查询结果集分解成多个批次（batches），每个批次在一个独立的事务中处理。它实现了 Database.Batchable 接口，并包含三个核心方法：

  • start(Database.BatchableContext bc)：在批处理作业开始时调用，通常用于查询并返回要处理的记录。它返回一个 Database.QueryLocator 或一个 Iterable。
  • execute(Database.BatchableContext bc, List scope)：对每个批次的记录进行实际处理。scope 参数包含了当前批次的记录列表。
  • finish(Database.BatchableContext bc)：在所有批次处理完成后调用，通常用于发送通知邮件或执行后续操作。

每个 execute 方法的调用都算作一个独立的事务，拥有自己的 Governor Limits。

Queueable Apex

Queueable Apex 实现了 Queueable 接口，并包含一个 execute(QueueableContext context) 方法。它提供了一些 Future 方法不具备的优势：

  • 传递 SObject 类型参数：可以直接将 SObject 类型的参数传递给 Queueable 类。
  • 作业链 (Chaining Jobs)：可以在一个 Queueable 作业的 execute 方法中调用另一个 Queueable 作业，从而创建一系列的异步任务。
  • 跟踪作业状态：可以获取到提交作业的 ID，从而在 AsyncApexJob 对象中跟踪其状态。

它在一定程度上可以看作是 Future 方法和 Batch Apex 的结合体，适用于需要更复杂参数传递和作业链的场景。

Scheduled Apex

Scheduled Apex 实现了 Schedulable 接口，并包含一个 execute(SchedulableContext sc) 方法。它允许我们使用 System.schedule 方法，通过 CRON 表达式 来指定代码的运行时间。Scheduled Apex 可以用来运行 Batch Apex 或 Queueable Apex，使其定期执行。

示例代码

以下是一些异步 Apex 类型的代码示例，均基于 Salesforce 官方文档提供的方法和结构。

Future 方法示例

此示例展示了一个简单的 Future 方法，用于在后台更新一个账户的描述，并模拟了一个外部 Callout。

public class FutureMethods {

    // 示例1: 更新账户描述 - 不涉及Callout
    @future
    public static void updateAccountDescription(Id accountId, String newDescription) {
        try {
            Account acc = [SELECT Id, Description FROM Account WHERE Id = :accountId LIMIT 1];
            if (acc != null) {
                acc.Description = newDescription + ' (Updated by Future Method)';
                update acc;
                System.debug('Account ' + accountId + ' description updated successfully by future method.');
            }
        } catch (Exception e) {
            System.debug('Error updating account description: ' + e.getMessage());
        }
    }

    // 示例2: 模拟Callout到外部服务
    // 注意: 真正的Callout需要配置Remote Site Settings
    @future(callout=true)
    public static void makeHttpCallout(Id accountId) {
        try {
            // 模拟一个HTTP请求
            HttpRequest req = new HttpRequest();
            req.setEndpoint('https://www.someexternalapi.com/data/' + accountId); // 替换为实际的外部API端点
            req.setMethod('GET');
            Http http = new Http();
            HttpResponse res = http.send(req);

            if (res.getStatusCode() == 200) {
                System.debug('Callout successful for account ' + accountId + '. Response: ' + res.getBody());
                // 在此处可以解析响应并更新Salesforce记录
            } else {
                System.debug('Callout failed for account ' + accountId + '. Status: ' + res.getStatusCode() + ', Body: ' + res.getBody());
            }
        } catch (Exception e) {
            System.debug('Error making HTTP callout: ' + e.getMessage());
        }
    }

    // 调用Future方法
    public static void invokeFutureMethods() {
        // 创建一个测试账户
        Account testAcc = new Account(Name = 'Test Account for Future', Description = 'Original description');
        insert testAcc;

        // 调用更新账户描述的Future方法
        FutureMethods.updateAccountDescription(testAcc.Id, 'New description from async process');

        // 调用模拟HTTP Callout的Future方法
        // 注意: 真实环境中，需要在Setup -> Remote Site Settings中添加'https://www.someexternalapi.com'
        FutureMethods.makeHttpCallout(testAcc.Id);
    }
}

Batch Apex 示例

此示例展示了一个 Batch Apex 类，用于批量更新所有账户的描述，为其添加一个后缀。

public class AccountBatchUpdate implements Database.Batchable, Database.Stateful {
    
    // 用于存储处理的账户数量，Database.Stateful 接口允许在 execute 方法之间保持实例状态
    public Integer recordsProcessed = 0;

    // start 方法：查询要处理的记录
    public Database.QueryLocator start(Database.BatchableContext bc) {
        System.debug('Batch Start method executed.');
        // 返回所有账户记录
        return Database.getQueryLocator('SELECT Id, Name, Description FROM Account');
    }

    // execute 方法：处理每个批次的记录
    public void execute(Database.BatchableContext bc, List scope) {
        System.debug('Batch Execute method started for ' + scope.size() + ' records.');
        List accountsToUpdate = new List();
        for (Account acc : scope) {
            // 避免重复更新，确保幂等性
            if (acc.Description == null || !acc.Description.contains(' (Batch Updated)')) {
                acc.Description = (acc.Description == null ? '' : acc.Description) + ' (Batch Updated)';
                accountsToUpdate.add(acc);
                recordsProcessed++;
            }
        }
        if (!accountsToUpdate.isEmpty()) {
            update accountsToUpdate;
            System.debug('Updated ' + accountsToUpdate.size() + ' accounts in this batch.');
        }
    }

    // finish 方法：所有批次处理完成后执行
    public void finish(Database.BatchableContext bc) {
        System.debug('Batch Finish method executed. Total records processed: ' + recordsProcessed);
        // 可以发送邮件通知或执行后续清理工作
        AsyncApexJob job = [SELECT Id, Status, NumberOfErrors, JobItemsProcessed, TotalJobItems, CreatedBy.Email
                            FROM AsyncApexJob WHERE Id = :bc.getJobId()];
        
        System.debug('Batch job ' + job.Id + ' finished with status ' + job.Status + '. Errors: ' + job.NumberOfErrors);

        // 发送通知邮件
        Messaging.SingleEmailMessage mail = new Messaging.SingleEmailMessage();
        String[] toAddresses = new String[] {job.CreatedBy.Email}; // 发送给启动批处理的用户
        mail.setToAddresses(toAddresses);
        mail.setSubject('Account Batch Update Finished: ' + job.Status);
        mail.setPlainTextBody(
            'The batch job to update account descriptions has finished.\n' +
            'Total records processed: ' + recordsProcessed + '\n' +
            'Job ID: ' + job.Id + '\n' +
            'Status: ' + job.Status + '\n' +
            'Errors: ' + job.NumberOfErrors
        );
        Messaging.sendEmail(new Messaging.SingleEmailMessage[] { mail });
    }

    // 如何调用Batch Apex
    public static Id runBatch() {
        AccountBatchUpdate batchJob = new AccountBatchUpdate();
        return Database.executeBatch(batchJob, 200); // 每次处理200条记录
    }
}

Queueable Apex 示例

此示例展示了一个 Queueable Apex 类，用于在后台处理一个联系人列表，并演示了如何进行作业链。

public class ProcessContactsQueueable implements Queueable {
    
    private List contactIds;
    private Boolean chainNextJob;

    public ProcessContactsQueueable(List ids, Boolean chainNext) {
        this.contactIds = ids;
        this.chainNextJob = chainNext;
    }

    public void execute(QueueableContext context) {
        System.debug('Queueable job started for ' + contactIds.size() + ' contacts.');
        List contactsToUpdate = [SELECT Id, Description FROM Contact WHERE Id IN :contactIds];
        List updatedContacts = new List();

        for (Contact con : contactsToUpdate) {
            con.Description = (con.Description == null ? '' : con.Description) + ' (Processed by Queueable)';
            updatedContacts.add(con);
        }

        if (!updatedContacts.isEmpty()) {
            update updatedContacts;
            System.debug('Updated ' + updatedContacts.size() + ' contacts.');
        }

        // 示例: 链式调用另一个Queueable作业
        if (chainNextJob && !updatedContacts.isEmpty()) {
            List nextBatchIds = new List();
            // 假设我们只处理第一个被更新联系人的父账户
            if(updatedContacts[0].AccountId != null) {
                 nextBatchIds.add(updatedContacts[0].AccountId);
            }
            if (!nextBatchIds.isEmpty()) {
                System.debug('Chaining to next Queueable job to process account: ' + nextBatchIds[0]);
                System.enqueueJob(new ProcessAccountsQueueable(nextBatchIds));
            }
        }
    }

    // 另一个 Queueable 类，用于演示链式调用
    public class ProcessAccountsQueueable implements Queueable {
        private List accountIds;

        public ProcessAccountsQueueable(List ids) {
            this.accountIds = ids;
        }

        public void execute(QueueableContext context) {
            System.debug('Chained Queueable job (ProcessAccountsQueueable) started for ' + accountIds.size() + ' accounts.');
            List accountsToUpdate = [SELECT Id, BillingCity FROM Account WHERE Id IN :accountIds];
            for (Account acc : accountsToUpdate) {
                if (acc.BillingCity == null) {
                    acc.BillingCity = 'Default City';
                }
            }
            if (!accountsToUpdate.isEmpty()) {
                update accountsToUpdate;
                System.debug('Updated ' + accountsToUpdate.size() + ' accounts from chained job.');
            }
        }
    }

    // 如何调用Queueable Apex
    public static Id enqueueJob() {
        // 创建一些测试联系人
        List testContacts = new List();
        for (Integer i = 0; i < 5; i++) {
            testContacts.add(new Contact(FirstName = 'Test', LastName = 'Contact ' + i, Description = 'Initial Description'));
        }
        insert testContacts;

        List contactIdsToProcess = new List();
        for (Contact c : testContacts) {
            contactIdsToProcess.add(c.Id);
        }

        // 提交Queueable作业，并指示是否链式调用
        return System.enqueueJob(new ProcessContactsQueueable(contactIdsToProcess, true));
    }
}

Scheduled Apex 示例

此示例展示了一个 Scheduled Apex 类，用于每天凌晨运行一个清理任务。

public class DailyCleanupScheduler implements Schedulable {

    public void execute(SchedulableContext sc) {
        System.debug('DailyCleanupScheduler job started. Job Name: ' + sc.getJobId());

        // 可以在这里调用其他异步作业，例如 Batch Apex 或 Queueable Apex
        // 例如，启动一个批量删除旧任务的 Batch Apex
        // Database.executeBatch(new DeleteOldTasksBatch(), 200);
        
        // 也可以直接执行DML操作或SOQL查询
        List oldTasks = [SELECT Id FROM Task WHERE CreatedDate < LAST_N_DAYS:90];
        if (!oldTasks.isEmpty()) {
            delete oldTasks;
            System.debug('Deleted ' + oldTasks.size() + ' tasks older than 90 days.');
        } else {
            System.debug('No old tasks found to delete.');
        }
    }

    // 如何调度Scheduled Apex
    public static String scheduleDailyJob() {
        // CRON 表达式: 秒 分 时 日 月 星期几 (年 - 可选)
        // '0 0 0 * * ?' 表示每天凌晨 00:00:00 运行
        // '0 30 1 * * ?' 表示每天凌晨 01:30:00 运行
        String cronExp = '0 0 0 * * ?'; // 每天午夜运行

        DailyCleanupScheduler dailyJob = new DailyCleanupScheduler();
        String jobId = System.schedule('Daily Cleanup Job', cronExp, dailyJob);
        System.debug('Scheduled Daily Cleanup Job with ID: ' + jobId);
        return jobId;
    }
}

注意事项

在使用异步 Apex 时，作为开发人员，需要特别关注以下几个方面：

Governor Limits

虽然异步 Apex 拥有更宽松的限制，但它们并非无限。每种异步类型都有其特定的限制：

  • Future 方法：每个事务最多可以调用 50 个 Future 方法。
  • Batch Apex：
    • 单个 `execute` 方法中查询的记录数：Database.QueryLocator 最多可以处理 5000 万条记录，Iterable 则最多 5 万条。
    • 每个 `execute` 方法都有独立的 Governor Limits（例如，10000 条 DML 行、100 个 SOQL 查询等）。
    • 同时运行的批处理作业数量：最多 5 个。
  • Queueable Apex：
    • 每个事务最多可以入队 50 个 Queueable 作业。
    • 可以通过 System.enqueueJob 链式调用多达 5 层（一个作业可以再调用一个，依此类推，最多 5 个）。
  • Scheduled Apex：
    • 最多可以有 100 个 Scheduled Apex 作业处于“已计划”状态。
    • Scheduled Apex 调度后，它会触发一次 `execute` 方法的运行，该运行也受异步 Governor Limits 约束。

务必查阅 Apex Governor Limits 官方文档以获取最准确和最新的信息。

错误处理与监控

  • Try-Catch 块：在异步方法中，始终使用 try-catch 块来捕获潜在的异常。这可以防止作业完全失败，并允许你记录错误信息。
  • 日志记录：使用 System.debug() 进行详细的日志记录，以便在沙箱环境中调试。在生产环境中，可以考虑将错误信息记录到自定义对象中，以便于监控和报告。
  • 邮件通知：在 Batch Apex 的 finish 方法或 Queueable Apex 的 execute 方法（如果发生严重错误）中发送邮件通知给管理员，以便及时了解作业状态和错误。
  • 监控：通过 Salesforce UI 中的 Setup (设置) -> Apex Jobs (Apex 作业) 或通过查询 AsyncApexJob 对象来监控异步作业的状态。

幂等性 (Idempotency)

设计异步作业时，应尽可能使其具有幂等性。这意味着即使同一个作业被多次运行，其结果也应保持一致，不会产生不必要的副作用（例如，重复创建记录或重复更新数据）。在更新记录时，可以先检查记录的当前状态，避免不必要的 DML 操作。

测试异步代码

异步 Apex 代码必须通过单元测试，并且需要使用 Test.startTest() 和 Test.stopTest() 方法。所有在 Test.startTest() 和 Test.stopTest() 之间提交的异步作业，都会在 Test.stopTest() 执行后立即同步运行，确保测试能够覆盖异步逻辑。

@isTest
private class FutureMethodsTest {
    @isTest static void testUpdateAccountDescription() {
        Account testAcc = new Account(Name = 'Test Acc For Future');
        insert testAcc;

        Test.startTest();
        FutureMethods.updateAccountDescription(testAcc.Id, 'New Future Desc');
        Test.stopTest();

        // 验证异步操作是否成功
        Account updatedAcc = [SELECT Id, Description FROM Account WHERE Id = :testAcc.Id];
        System.assertEquals('New Future Desc (Updated by Future Method)', updatedAcc.Description);
    }
    // ... 其他异步方法的测试
}

共享与安全

异步 Apex (Future, Batch, Queueable, Scheduled) 默认在“系统模式”（System Mode）下运行，这意味着它们会忽略当前用户的共享设置（sharing settings）和字段级安全性（field-level security）。如果需要考虑用户权限，开发者必须在代码中显式实现权限检查，或者对 Batch Apex 使用 `with sharing` 关键字。通常情况下，对于后台数据处理，系统模式是期望的行为，但对于涉及敏感数据或用户特定视图的逻辑，需要特别注意。

请注意：虽然 `Batch Apex` 可以声明 `with sharing`，但 `QueryLocator` 在 `start` 方法中执行的查询仍会在系统模式下运行。`execute` 方法中的 DML 操作会遵循 `with sharing` 的权限设置。

链式调用限制

Queueable Apex 允许链式调用，但最多只能链式调用 5 层。过度链式调用可能会导致性能问题或达到其他 Governor Limits。

总结与最佳实践

异步 Apex 是 Salesforce 平台上处理复杂、长时间运行或大批量任务的基石。作为一名 Salesforce 开发人员，熟练掌握异步编程对于构建高性能、可扩展的应用程序至关重要。以下是一些总结和最佳实践：

  • 选择合适的异步类型：
    • Future 方法：适用于简单的“即发即忘”任务，如单个 Callout 或后台更新少数记录，不需跟踪状态。
    • Batch Apex：处理大量记录（数万到数百万），需要对数据进行分批处理，并且需要跟踪作业进度。
    • Queueable Apex：比 Future 方法更灵活，可传递 SObject 参数，支持作业链，并且可以跟踪作业 ID。适用于需要更精细控制的异步任务。
    • Scheduled Apex：用于定期（例如每日、每周）执行代码，通常与其他异步类型结合使用（例如，调度一个 Batch Apex）。
  • 最小化异步块中的工作量：虽然异步代码有更宽松的限制，但仍应尽量减少在这些方法中执行的工作量。只处理必要的逻辑，避免不必要的查询和计算，以提高效率。
  • 健壮的错误处理：始终在异步代码中实现 try-catch 块，并确保有适当的日志记录和通知机制（如邮件），以便在发生故障时及时响应。
  • 设计幂等性操作：考虑到异步作业可能因系统重试或人为干预而多次运行，设计操作时应确保多次执行与单次执行产生相同的结果。
  • 全面测试：使用 Test.startTest() 和 Test.stopTest() 确保所有异步逻辑都被单元测试覆盖。
  • 监控与优化：定期监控 Apex Jobs，关注失败的作业和性能瓶颈。根据监控结果，对异步逻辑进行优化。
  • 避免硬编码 ID：在异步方法中避免硬编码记录 ID，而是通过参数传递或动态查询获取。
  • 考虑替代方案：对于某些事件驱动的场景，可以考虑使用 Platform Events 或 Change Data Capture (CDC) 结合 Triggers 或 Flow 来实现更松散耦合的异步处理。

通过遵循这些最佳实践，您将能够有效地利用异步 Apex 来解决复杂的业务挑战，并为您的 Salesforce 应用程序提供卓越的性能和稳定性。

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