精通 Salesforce 异步 Apex：开发者指南（Future、Batch、Queueable 与 Scheduled）

背景与应用场景

大家好，我是一名 Salesforce 开发人员。在日常的 Salesforce 应用开发中，我们经常会遇到平台对同步执行代码的严格限制，即所谓的 Governor Limits (管控限制)。这些限制是为了确保在多租户环境中，没有任何一个组织的进程会独占共享资源，从而影响其他组织的性能。例如，一个同步的 Apex 事务 (transaction) 对 CPU 执行时间、SOQL 查询数量、DML 操作行数等都有严格的上限。

当我们面临需要处理大量数据、执行耗时复杂的业务逻辑，或者需要与外部系统进行长时间交互（即 Callouts）时，同步执行的方式就会显得力不从心，很容易就会触及这些 Governor Limits，导致操作失败。为了解决这些问题，Salesforce 平台提供了强大的异步处理框架——Asynchronous Apex (异步 Apex)。

Asynchronous Apex 允许我们将某些操作放到后台执行，每个异步任务都会在一个新的、独立的事务中运行，并且拥有更高、更独立的 Governor Limits。这不仅能帮助我们突破同步限制，还能极大地提升用户体验，因为用户无需在界面上等待一个长时间运行的操作完成。

典型的应用场景包括：

数据批量处理： 当需要对成千上万条记录进行更新、清洗或迁移时，例如，每季度更新所有客户的评级。
外部系统集成： 当需要调用外部 Web 服务的 API 时。由于网络延迟等不可控因素，API 调用可能耗时较长。将 Callout 放在异步方法中是 Salesforce 的最佳实践，尤其是在触发器 (Trigger) 场景下，同步 Callout 是不被允许的。
复杂计算： 当业务逻辑需要进行大量复杂的计算，可能超出同步 CPU 时间限制时，例如，为某个区域的所有商机重新计算复杂的佣金模型。
定时任务： 当需要按计划执行任务时，例如，每天凌晨生成一份报告、每周清理一次过期数据等。

理解并熟练运用 Asynchronous Apex 是每一位 Salesforce 开发人员构建可扩展、高性能应用的核心技能之一。接下来，我将深入探讨 Asynchronous Apex 的几种主要实现方式及其原理。

原理说明

Salesforce 平台提供了四种主要的异步执行方式，每种方式都有其特定的适用场景和特性。作为开发者，我们需要根据具体需求选择最合适的工具。

1. Future Methods (@future)

Future 方法是最早引入的一种简单的异步处理方式。通过在方法上添加 @future 注解，我们可以告诉平台这个方法应该在后台异步执行。它非常适合那些相对简单、“一次性”的后台任务。

核心特点：

独立事务： Future 方法在自己的事务中运行，拥有独立的、更高的 Governor Limits。
参数限制： 它只能接受基本数据类型（如 String, Integer）、基本数据类型的集合或数组作为参数。不支持复杂的 sObject 对象作为参数。你需要传递记录的 ID，然后在方法内部重新查询。
调用限制： 一个 Future 方法不能调用另一个 Future 方法，也无法追踪其执行状态（没有 Job ID 返回）。
Callouts： 如果 Future 方法需要执行外部调用，必须在注解中指定 (callout=true)。

2. Batch Apex (Database.Batchable 接口)

Batch Apex 是专门为处理海量数据集（从几千到数百万条记录）而设计的。它将一个大的作业分解成多个小的批次 (chunk) 来处理，每个批次都在一个独立的事务中执行，从而可以有效规避 Governor Limits。

核心特点：

三个核心方法：
- start(): 在作业开始时调用一次，用于收集需要处理的记录，通常返回一个 Database.QueryLocator 或一个 Iterable。
- execute(): 对 start 方法返回的每一批数据执行一次。这是核心的业务逻辑所在。
- finish(): 在所有批次处理完成后调用一次，通常用于执行一些总结性的操作，比如发送通知邮件。
状态保持： 如果需要在批次之间传递状态（例如，统计总共处理失败的记录数），可以实现 Database.Stateful 接口。
可扩展性： Batch Apex 具有极强的可扩展性，是处理大规模数据的首选方案。

3. Queueable Apex (Queueable 接口)

Queueable Apex 可以看作是 Future 方法的增强版和演进版。它克服了 Future 方法的许多限制，提供了更强大、更灵活的异步处理能力。

核心特点：

支持复杂类型： 它的构造函数和 execute 方法可以接受非基本数据类型，如 sObject 或自定义的 Apex 类对象。
作业链 (Job Chaining)： 一个 Queueable 作业可以启动另一个 Queueable 作业，从而形成一个作业链。这对于处理有顺序依赖的复杂业务流程非常有用。
作业监控： 当你通过 System.enqueueJob() 方法提交一个 Queueable 作业时，它会返回一个 Job ID。你可以使用这个 ID 来查询 AsyncApexJob 对象，从而监控作业的状态。

4. Scheduled Apex (Schedulable 接口)

Scheduled Apex 用于在特定的时间点或按固定的周期来执行 Apex 代码。它非常适合那些需要定期运行的维护性或自动化任务。

核心特点：

定时执行： 你可以通过用户界面（Setup -> Apex Classes -> Schedule Apex）或者通过 System.schedule() 方法来设定一个作业的执行计划。
Cron 表达式： 调度计划使用标准的 Cron expression (Cron 表达式) 来定义，提供了非常灵活的调度选项（例如，"每周一凌晨2点"）。
与 Batch/Queueable 结合： Scheduled Apex 的 execute 方法通常会调用一个 Batch Apex 作业或一个 Queueable Apex 作业来完成实际的业务逻辑。它本身只是一个触发器。

示例代码

以下示例均来自 Salesforce 官方文档，以确保其准确性和最佳实践。

1. Future Method 示例 (带 Callout)

这个例子展示了如何定义一个 Future 方法来进行外部 Web 服务调用。注意 @future(callout=true) 注解的使用。

// 假设有一个名为 WebServiceCallout 的类
public class WebServiceCallout {
    
    // 使用 @future(callout=true) 注解将此方法标记为可进行外部调用的异步方法
    @future(callout=true)
    public static void sendNotification(String message) {
        // 构造一个对外部服务的 HTTP 请求
        Http http = new Http();
        HttpRequest request = new HttpRequest();
        request.setEndpoint('https://example.com/api/notification');
        request.setMethod('POST');
        request.setHeader('Content-Type', 'application/json;charset=UTF-8');
        // 设置请求体，这里我们将传入的消息作为 JSON 的一部分
        request.setBody('{"message":"' + message + '"}');

        try {
            // 发送请求并获取响应
            HttpResponse response = http.send(request);
            // 检查响应状态码是否为 200 (OK)
            if (response.getStatusCode() == 200) {
                // 可以在这里处理成功的响应，例如记录日志
                System.debug('Callout successful: ' + response.getBody());
            } else {
                // 如果状态码不是 200，则记录错误信息
                System.debug('Callout failed: ' + response.getStatus() + ' ' + response.getBody());
            }
        } catch (System.CalloutException e) {
            // 捕获并处理可能发生的 Callout 异常
            System.debug('Callout error: ' + e.getMessage());
        }
    }
}

2. Batch Apex 示例 (更新客户记录)

这个 Batch Apex 类的作用是查询所有状态为 'CA' 的客户 (Account) 记录，并在它们的描述字段后追加一段文字。

// 实现 Database.Batchable 接口，并指定处理的记录类型为 sObject
public class UpdateAccountFields implements Database.Batchable<sObject> {

    // start 方法：收集需要处理的数据
    // 返回一个 Database.QueryLocator，平台会用它来获取数据块
    public Database.QueryLocator start(Database.BatchableContext bc) {
        // 查询所有 BillingState 为 'CA' 的客户
        return Database.getQueryLocator(
            'SELECT Id, Description FROM Account WHERE BillingState = \'CA\''
        );
    }

    // execute 方法：处理每一批数据
    // accounts 参数是 start 方法查询结果的一个子集（一个批次）
    public void execute(Database.BatchableContext bc, List<Account> accounts) {
        // 遍历当前批次的所有客户记录
        for (Account acc : accounts) {
            // 在现有描述后面追加信息
            acc.Description = (acc.Description == null ? '' : acc.Description) + ' Updated by Batch Apex.';
        }
        // 对当前批次的所有记录执行一次 DML 更新操作，符合最佳实践
        update accounts;
    }

    // finish 方法：所有批次处理完成后执行
    public void finish(Database.BatchableContext bc) {
        // 可以发送一封邮件通知作业已完成
        System.debug('Batch job finished. All CA accounts have been updated.');
    }
}

3. Queueable Apex 示例 (作业链)

这个例子展示了 Queueable Apex 的一个强大功能：作业链。第一个作业 (FirstJob) 在完成它的任务后，会启动第二个作业 (SecondJob)。

// 第一个 Queueable 作业
public class FirstJob implements Queueable {
    public void execute(QueueableContext context) {
        // 执行第一个作业的逻辑，例如创建一个客户
        Account a = new Account(Name='Acme');
        insert a;
        
        // 执行完毕后，将第二个作业加入队列，形成作业链
        System.enqueueJob(new SecondJob());
    }
}

// 第二个 Queueable 作业
public class SecondJob implements Queueable {
    public void execute(QueueableContext context) {
        // 执行第二个作业的逻辑
        // 例如，基于第一个作业的结果进行某些操作
        System.debug('Second job executed successfully.');
    }
}

4. Scheduled Apex 示例 (调用 Batch Apex)

这个例子定义了一个 Scheduled Apex 类，它会在指定时间执行，并启动上面定义的 `UpdateAccountFields` Batch Apex 作业。

// 实现 Schedulable 接口
public class ScheduledBatchable implements Schedulable {
    // execute 方法是 Schedulable 接口的唯一方法
    public void execute(SchedulableContext sc) {
        // 创建一个 Batch Apex 类的实例
        UpdateAccountFields batchJob = new UpdateAccountFields();
        // 提交 Batch 作业，可以指定批次大小（例如 100）
        Database.executeBatch(batchJob, 100);
    }
}

// 在匿名执行窗口中调度这个任务 (例如，每天晚上10点执行)
// String cron = '0 0 22 * * ?';
// System.schedule('Update Account Fields Daily', cron, new ScheduledBatchable());

注意事项

Governor Limits: 虽然异步 Apex 有更高的限制，但它们并非无限。例如，在单个事务中，你最多只能调用 50 个 Future 方法或将 50 个 Queueable 作业入队。你需要熟悉并遵守异步 Apex 的 Governor Limits。
幂等性 (Idempotency): 异步作业可能会因为平台维护或其他原因而重试。因此，设计你的异步逻辑时，应确保它是幂等的，即多次执行同一个作业不会产生意外的副作用。例如，不要使用 `++i`，而是应该基于查询结果来执行操作。
错误处理: 必须在代码中实现健全的 `try-catch` 逻辑来捕获和处理异常。对于 Batch Apex，可以在 `finish` 方法中检查作业状态，或者使用 `Database.Stateful` 来聚合错误信息。对于 Queueable Apex，可以实现 `Finalizer` 接口（在 Winter '22 版本引入）来处理作业成功或失败后的逻辑。
作业监控: 你可以通过 Setup 菜单下的 "Apex Jobs" 页面来监控所有异步作业的状态。对于 Queueable 和 Batch Apex，也可以通过 SOQL 查询 `AsyncApexJob` 对象来编程方式地获取作业状态。
测试: 测试异步 Apex 需要使用 Test.startTest() 和 Test.stopTest()。将你的异步方法调用放在这两个方法之间，Test.stopTest() 会强制所有异步作业在测试方法继续执行前同步完成，这样你就可以对结果进行断言 (assert)。

总结与最佳实践

Asynchronous Apex 是 Salesforce 平台不可或缺的一部分，它为开发者提供了构建强大、可扩展和用户友好型应用的工具。正确选择和使用异步模式是衡量一个优秀 Salesforce 开发者的重要标准。

选择指南：

当你需要一个简单的、独立的后台任务，尤其是涉及 Callout 时，请选择 Future Method。
当你需要处理大规模数据集（数千到数百万条记录）时，Batch Apex 是无可替代的选择。
当你需要比 Future 方法更强的功能，如作业链、传递复杂数据类型或获取 Job ID 进行监控时，请选择 Queueable Apex。它正在逐渐成为 Future 方法的现代替代品。
当你需要按预定计划（例如每天、每周、每月）自动运行任务时，请使用 Scheduled Apex，并通常由它来启动一个 Batch 或 Queueable 作业。

最后，作为开发者，我们的目标是始终以平台的健康和性能为重。即使在异步上下文中，也要遵循批量化 (Bulkification) 的原则，编写高效的 SOQL 查询，并始终考虑代码的整体性能。通过深思熟虑地应用这些异步模式，我们可以充分利用 Salesforce 平台的强大功能，同时避免触及其固有的限制。

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