你好呀,我是歪歪。
最近在使用线程池的时候踩了一个坑,给你分享一下。
在实际业务场景下,涉及到业务代码和不同的微服务,导致问题有点难以定位,但是最终分析出原因之后,发现可以用一个很简单的例子来演示。
所以歪师傅这次先用 Demo 说问题,再说场景,方便吸收。
Demo
老规矩,还是先上个代码:
这个代码的逻辑非常简单,首先我们搞了一个线程池,然后起一个 for 循环往线程池里面仍了 5 个任务,这是核心逻辑。
对于这几个任务,我们的这个自定义线程池处理起来,不能说得心应手吧,至少也是手拿把掐。
其他的 StopWatch 是为了统计运行时间用的。
至于 CountDownLatch,你可以理解为在业务流程中,需要这五个任务都执行完成之后才能往下走,所以我搞了一个 CountDownLatch。
这个代码运行起来是没有任何问题的,我们在日志中搜索“执行完成”,也能搜到 5 个,这个结果也能证明程序是正常结束的:
同时,可以看到运行时间是 4s。
示意图大概是这样的:
然后歪师傅看着这个代码,发现了一个可以优化的地方:
这个地方从数据库捞出来的数据,它们之间是没有依赖关系的,也就是说它们之间也是可以并行执行的。
所以歪师傅把代码改成了这样:
在异步线程里面去处理这部分从数据库中捞出来的数据,并行处理加快响应速度。
对应到图片,大概就是这个意思:
把程序运行起来之后,日志变成了这样:
我们搜索“执行完成”,也能搜到 5 个对应输出。
而且我们就拿“任务2”来说:
当前线程pool-1-thread-3,---【任务2】开始执行---
当前线程pool-1-thread-3,---【任务2】执行完成---
当前线程pool-1-thread-1,【任务2】开始处理数据=1
当前线程pool-1-thread-2,【任务2】开始处理数据=2
从日志输出来看,任务 2 需要处理的两个数据,确实是在不同的异步线程中处理数据,也实现了我的需求。
但是,程序运行直接就是到了 9.9ms:
这个优化这么牛逼的吗?
从 4s 到了 9.9ms?
稍加分析,你会发现这里面是有问题的。
那么问题就来了,到底是啥问题呢?
你也分析分析大概是啥问题,别老是想着直接找答案啊。
问题就是由于转异步了,所以 for 循环里面的任务中的 countDownLatch 很快就减到 0 了。
于是 await 继续执行,所以很快就输出了程序运行时间。
然而实际上子任务还在继续执行,程序并没有真正完成。
9.9ms 只是任务提交到线程池的时间,每个任务的数据处理时间还没算呢:
从日志输出上也可以看出,在输出了 StopWatch 的日志后,各个任务还在处理数据。
这样时间就显得不够真实。
那么我们应该怎么办呢?
很简单嘛,需要子任务真正执行完成后,父任务的 countDownLatch 才能进行 countDown 的动作。
具体实现上就是给子任务再加一个 countDownLatch 栅栏:
我们希望的运行结果应该是这样的:
当前线程pool-1-thread-3,---【任务2】开始执行---
当前线程pool-1-thread-1,【任务2】开始处理数据=1
当前线程pool-1-thread-2,【任务2】开始处理数据=2
当前线程pool-1-thread-3,---【任务2】执行完成---
即子任务全部完成之后,父任务才能算执行完成,这样统计出来的时间才是准确的。
思路清晰,非常完美,再次运行,观察日志我们会发现:
呃,怎么回事,日志怎么不输出了?
是的,就是不输出了。
不输出了,就是踩到这个坑了。
不论你重启多少次,都是这样:日志不输出了,程序就像是卡着了一样。
坑在哪儿
上面这个 Demo 已经是我基于遇到的生产问题,极力简化后的版本了。
现在,这个坑也已经呈现在你眼前了。
我们一起来分析一波。
首先,我问你:真的在线上遇到这种程序“假死”的问题,你会怎么办?
早几年,歪师傅的习惯是抱着代码慢慢啃,试图从代码中找到端倪。
这样确实是可以,但是通常来说效率不高。
现在我的习惯是直接把现场 dump 下来,分析现场。
比如在这个场景下,我们直观上的感受是“卡住了”,那就 dump 一把线程,管它有枣没枣,打一杆子再说:
通过 Dump 文件,可以发现线程池的线程都在 MainTest 的第 30 行上 parking ,处于等待状态:
那么第 30 行是啥玩意?
这行代码在干啥?
countDownLatchSub.await();
是父任务在等待子任务执行结束,运行 finally 代码,把 countDownLatchSub 的计数 countDown 到 0,才会继续执行:
所以现在的现象就是子任务的 countDownLatchSub 把父任务的拦住了。
换句话说就是父任务被拦住是因为子任务的 finally 代码中的 countDownLatchSub.countDown() 方法没有被执行。
好,那么最关键的问题就来了:为什么没有执行?
你先别往下看,闭上眼睛在你的小脑瓜子里面推演一下,琢磨一下:finally 为什么没有执行?
或者再换个更加接近真实的问题:子任务为什么没有执行?
这个点,非常简单,可以说一点就破。
琢磨明白了,这个坑的原理摸摸清楚了。
...
...
...
琢磨明白了吗?你就刷刷往下看?
没明白我再给你一个信息:需要结合线程池的参数和运行原理来分析。
什么?
你说线程池的运行原理你不清楚?
请你取关好吗,你个假粉丝。
...
...
...
好,不管你“恍然大悟”了没有,歪师傅给你讲一下。
让你知道“一点就破”这四个是怎么回事儿。
首先,我们把目光聚焦在线程池这里:
这个线程池核心线程数是 3,但是我们要提交 5 个任务到线程池去。
父任务哐哐哐,就把核心线程数占满了。
接下来子任务也要往这个线程池提交任务怎么办?
当然是进队列等着了。
一进队列,就完犊子。
到这里,我觉得你应该能想明白问题了。
应该给到我一个恍然大悟的表情,并配上“哦哦哦~”这样的内心 OS。
你想想,父任务这个时候干啥?
是不是等在 countDownLatchSub.await() 这里。
而 countDownLatchSub.await() 什么时候能继续执行?
是不是要所有子任务都执行 finally 后?
那么子任务现在在干啥?
是不是都在线程池里面的队列等着被执行呢?
那线程池队列里面的任务什么时候才执行?
是不是等着有空闲线程的时候?
那现在有没有空闲线程?
没有,所有的线程都去执行父任务去了。
那你想想,父任务这个时候干啥?
是不是等在 countDownLatchSub.await() 这里。
...
父任务在等子任务执行。
子任务在等线程池调度。
线程池在等父任务释放线程。
闭环了,相互等待了,家人们。
这,就是坑。
现在把坑的原理摸清楚了,我在给你说一下真实的线上场景踩到这个坑是怎么样的呢?
上游发起请求到微服务 A 的接口 1,该接口需要调用微服务 B 的接口 2。
但是微服务 B 的接口 2,需要从微服务 A 接口 3 获取数据。
然而在微服务 A 内部,全局使用的是同一个自定义线程池。
更巧的是接口 1 和接口 3 内部都使用了这个自定义线程池做异步并行处理,想着是加快响应速度。
整个情况就变成了这样:
- 接口 1 收到请求之后,把请求转到自定义线程池中,然后等接口 2 返回。
- 接口 3 里面把请求转到了自定义线程池中,被放入了队列。
- 线程池的线程都被接口 1 给占住了,没有资源去执行队列里面的接口 3 任务。
我们的 Demo 还是能比较清晰的看到父子任务之间的关系。
但是在这个微服务的场景下,在无形之间,就形成了不易察觉的父子任务关系。
所以就踩到了这个坑。
怎么避免
找到了坑的原因,解决方案就随之而出了。
父子任务不要共用一个线程池,给子任务也搞一个自定义线程池就可以了:
运行起来看看日志:
首先整体运行时间只需要 2s 了,达到了我想要的效果。
另外,我们观察一个具体的任务:
当前线程pool-1-thread-3,---【任务2】开始执行---
当前线程pool-2-thread-1,【任务2】开始处理数据=1
当前线程pool-2-thread-4,【任务2】开始处理数据=2
当前线程pool-1-thread-3,---【任务2】执行完成---
日志输出符合我们前面分析的,所有子任务执行完成后,父任务才打印执行完成,且子任务在不同的线程中执行。
而使用不同的线程池,换一个高大上的说法就叫做:线程池隔离。
而且在一个项目中,公用一个线程池,也是一个埋坑的逻辑。
至少给你觉得关键的逻辑,单独分配一个线程池吧。
避免出现线程池的线程都在执行非核心逻辑了,反而重要的任务在队列里面排队去了。
这就有点不合理了。
最后,一句话总结这个问题:
如果线程池的任务之间存在父子关系,那么请不要使用同一个线程池。如果使用了同一个线程池,可能会因为子任务进了队列,导致父任务一直等待,出现假死现象。
想起从前
写这篇文章的时候,我想起了之前写过的这篇文章:
《要我说,多线程事务它必须就是个伪命题!》
这篇文章是 2020 年写的,其中就是使用了父子任务+CountDownLatch 的模式,来实现所谓的“多线程事务”。
在文中我还特别强调了:
不能让任何一个任务进入队列里面。一旦进入队列,程序立马就凉。
这句话背后的原理和本文讨论的其实是一样的。
好吧,原来多年前我就知道这个坑了。
只是多年后再次遇到这个坑的时候,我已经不再是那个二十多岁,喜欢深夜怼文的我了。
那一年的荒腔走板,图片中的沙发,当年只是想摆拍一下,当个道具,后来觉得坐着还挺舒服,我们就买回家了。
当年为了装修房子煞费苦心,现在也已经入住了 3 年有余的时间了。
当我回望几年前写的文章,在当时技术部分是最重要的,但是回望的时候这部分已经不重要了。
它已经由一篇技术文章变成了一个生活的锚点,其中的蛛丝马迹,能让我从脑海深处想起之前生活中一些不痛不痒的印迹。
一艘轮船,在靠岸之后要下锚,那个点位就是锚点。
锚点可以让船稳定在海岸边,不被风浪或者潮汐带走。
生活也需要锚点,我似乎找到了我的锚点。