細數線程池的10個坑

前言

日常開發中，為了更好管理線程資源，減少創建線程和銷毀線程的資源損耗，我們會使用線程池來執行一些異步任務。但是線程池使用不當，就可能會引發生產事故。今天跟大家聊聊線程池的10個坑。大家看完肯定會有幫助的~

線程池默認使用無界隊列，任務過多導致OOM

線程創建過多，導致OOM

共享線程池，次要邏輯拖垮主要邏輯

線程池拒絕策略的坑

Spring內部線程池的坑

使用線程池時，沒有自定義命名

線程池參數設置不合理

線程池異常處理的坑

使用完線程池忘記關閉

ThreadLocal與線程池搭配，線程復用，導致信息錯亂。

1.線程池默認使用無界隊列，任務過多導致OOM

JDK開發者提供了線程池的實現類，我們基于Executors組件，就可以快速創建一個線程池 。日常工作中，一些小伙伴為了開發效率，反手就用Executors新建個線程池。寫出類似以下的代碼：

publicclassNewFixedTest{

publicstaticvoidmain(String[]args){
ExecutorServiceexecutor=Executors.newFixedThreadPool(10);
for(inti=0;i{
try{
Thread.sleep(10000);
}catch(InterruptedExceptione){
//donothing
}
});
}
}
}

使用newFixedThreadPool創建的線程池，是會有坑的，它默認是無界的阻塞隊列，如果任務過多，會導致OOM問題。運行一下以上代碼，出現了OOM。

Exceptioninthread"main"java.lang.OutOfMemoryError:GCoverheadlimitexceeded
atjava.util.concurrent.LinkedBlockingQueue.offer(LinkedBlockingQueue.java:416)
atjava.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.execute(ThreadPoolExecutor.java:1371)
atcom.example.dto.NewFixedTest.main(NewFixedTest.java:14)

這是因為newFixedThreadPool使用了無界的阻塞隊列的LinkedBlockingQueue，如果線程獲取一個任務后，任務的執行時間比較長(比如，上面demo代碼設置了10秒)，會導致隊列的任務越積越多，導致機器內存使用不停飆升， 最終出現OOM。

看下newFixedThreadPool的相關源碼，是可以看到一個無界的阻塞隊列的，如下：

//阻塞隊列是LinkedBlockingQueue，并且是使用的是無參構造函數
publicstaticExecutorServicenewFixedThreadPool(intnThreads){
returnnewThreadPoolExecutor(nThreads,nThreads,
0L,TimeUnit.MILLISECONDS,
newLinkedBlockingQueue());
}

//無參構造函數，默認最大容量是Integer.MAX_VALUE，相當于無界的阻塞隊列的了
publicLinkedBlockingQueue(){
this(Integer.MAX_VALUE);
}

因此，工作中，建議大家自定義線程池 ，并使用指定長度的阻塞隊列 。

2. 線程池創建線程過多，導致OOM

有些小伙伴說，既然Executors組件創建出的線程池newFixedThreadPool，使用的是無界隊列，可能會導致OOM。那么，Executors組件還可以創建別的線程池，如newCachedThreadPool，我們用它也不行嘛？

我們可以看下newCachedThreadPool的構造函數：

publicstaticExecutorServicenewCachedThreadPool(){
returnnewThreadPoolExecutor(0,Integer.MAX_VALUE,
60L,TimeUnit.SECONDS,
newSynchronousQueue());
}

它的最大線程數是Integer.MAX_VALUE。大家應該意識到使用它，可能會引發什么問題了吧。沒錯，如果創建了大量的線程也有可能引發OOM！

筆者在以前公司，遇到這么一個OOM問題：一個第三方提供的包，是直接使用new Thread實現多線程的。在某個夜深人靜的夜晚，我們的監控系統報警了。。。這個相關的業務請求瞬間特別多，監控系統告警OOM了。

所以我們使用線程池的時候，還要當心線程創建過多，導致OOM問題。大家盡量不要使用newCachedThreadPool，并且如果自定義線程池時，要注意一下最大線程數。

3. 共享線程池，次要邏輯拖垮主要邏輯

要避免所有的業務邏輯共享一個線程池。比如你用線程池A來做登錄異步通知，又用線程池A來做對賬。如下圖：

如果對賬任務checkBillService響應時間過慢，會占據大量的線程池資源，可能直接導致沒有足夠的線程資源去執行loginNotifyService的任務，最后影響登錄。就這樣，因為一個次要服務，影響到重要的登錄接口，顯然這是絕對不允許的。因此，我們不能將所有的業務一鍋燉，都共享一個線程池，因為這樣做，風險太高了，猶如所有雞蛋放到一個籃子里。應當做線程池隔離 ！

4. 線程池拒絕策略的坑，使用不當導致阻塞

我們知道線程池主要有四種拒絕策略，如下：

AbortPolicy: 丟棄任務并拋出RejectedExecutionException異常。(默認拒絕策略)

DiscardPolicy：丟棄任務，但是不拋出異常。

DiscardOldestPolicy：丟棄隊列最前面的任務，然后重新嘗試執行任務。

CallerRunsPolicy：由調用方線程處理該任務。

如果線程池拒絕策略設置不合理，就容易有坑。我們把拒絕策略設置為DiscardPolicy或DiscardOldestPolicy并且在被拒絕的任務，Future對象調用get()方法,那么調用線程會一直被阻塞。

我們來看個demo：

publicclassDiscardThreadPoolTest{

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsExecutionException,InterruptedException{
//一個核心線程，隊列最大為1，最大線程數也是1.拒絕策略是DiscardPolicy
ThreadPoolExecutorexecutorService=newThreadPoolExecutor(1,1,1L,TimeUnit.MINUTES,
newArrayBlockingQueue<>(1),newThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());

Futuref1=executorService.submit(()->{
System.out.println("提交任務1");
try{
Thread.sleep(3000);
}catch(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}
});

Futuref2=executorService.submit(()->{
System.out.println("提交任務2");
});

Futuref3=executorService.submit(()->{
System.out.println("提交任務3");
});

System.out.println("任務1完成"+f1.get());//等待任務1執行完畢
System.out.println("任務2完成"+f2.get());//等待任務2執行完畢
System.out.println("任務3完成"+f3.get());//等待任務3執行完畢

executorService.shutdown();//關閉線程池，阻塞直到所有任務執行完畢

}
}

運行結果：一直在運行中。。。

這是因為DiscardPolicy拒絕策略，是什么都沒做，源碼如下：

publicstaticclassDiscardPolicyimplementsRejectedExecutionHandler{
/**
*Createsa{@codeDiscardPolicy}.
*/
publicDiscardPolicy(){}

/**
*Doesnothing,whichhastheeffectofdiscardingtaskr.
*/
publicvoidrejectedExecution(Runnabler,ThreadPoolExecutore){
}
}

我們再來看看線程池 submit 的方法：

publicFuturesubmit(Runnabletask){
if(task==null)thrownewNullPointerException();
//把Runnable任務包裝為Future對象
RunnableFutureftask=newTaskFor(task,null);
//執行任務
execute(ftask);
//返回Future對象
returnftask;
}

publicFutureTask(Runnablerunnable,Vresult){
this.callable=Executors.callable(runnable,result);
this.state=NEW;//Future的初始化狀態是New
}

我們再來看看Future的get() 方法

//狀態大于COMPLETING，才會返回，要不然都會阻塞等待
publicVget()throwsInterruptedException,ExecutionException{
ints=state;
if(s<=?COMPLETING)
????????????s?=?awaitDone(false,?0L);
????????return?report(s);
????}
????
????FutureTask的狀態枚舉
????private?static?final?int?NEW??????????=?0;
????private?static?final?int?COMPLETING???=?1;
????private?static?final?int?NORMAL???????=?2;
????private?static?final?int?EXCEPTIONAL??=?3;
????private?static?final?int?CANCELLED????=?4;
????private?static?final?int?INTERRUPTING?=?5;
????private?static?final?int?INTERRUPTED??=?6;

阻塞的真相水落石出啦，FutureTask的狀態大于COMPLETING才會返回，要不然都會一直阻塞等待 。又因為拒絕策略啥沒做，沒有修改FutureTask的狀態，因此FutureTask的狀態一直是NEW，所以它不會返回，會一直等待。

這個問題，可以使用別的拒絕策略，比如CallerRunsPolicy，它讓主線程去執行拒絕的任務，會更新FutureTask狀態。如果確實想用DiscardPolicy，則需要重寫DiscardPolicy的拒絕策略。

溫馨提示 ，日常開發中，使用 Future.get() 時，盡量使用帶超時時間的 ，因為它是阻塞的。

future.get(1,TimeUnit.SECONDS);

難道使用別的拒絕策略，就萬無一失了嘛？ 不是的，如果使用CallerRunsPolicy拒絕策略，它表示拒絕的任務給調用方線程用，如果這是主線程，那會不會可能也導致主線程阻塞 呢？總結起來，大家日常開發的時候，多一份心眼吧，多一點思考吧。

5. Spring內部線程池的坑

工作中，個別開發者，為了快速開發，喜歡直接用spring的@Async，來執行異步任務。

@Async
publicvoidtestAsync()throwsInterruptedException{
System.out.println("處理異步任務");
TimeUnit.SECONDS.sleep(newRandom().nextInt(100));
}

Spring內部線程池，其實是SimpleAsyncTaskExecutor，這玩意有點坑，它不會復用線程的 ，它的設計初衷就是執行大量的短時間的任務。有興趣的小伙伴，可以去看看它的源碼：

/**
*{@linkTaskExecutor}implementationthatfiresupanewThreadforeachtask,
*executingitasynchronously.
*
*
Supportslimitingconcurrentthreadsthroughthe"concurrencyLimit"
*beanproperty.Bydefault,thenumberofconcurrentthreadsisunlimited.
*
*
NOTE:Thisimplementationdoesnotreusethreads!Considera
*thread-poolingTaskExecutorimplementationinstead,inparticularfor
*executingalargenumberofshort-livedtasks.
*
*@authorJuergenHoeller
*@since2.0
*@see#setConcurrencyLimit
*@seeSyncTaskExecutor
*@seeorg.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor
*@seeorg.springframework.scheduling.commonj.WorkManagerTaskExecutor
*/
@SuppressWarnings("serial")
publicclassSimpleAsyncTaskExecutorextendsCustomizableThreadCreatorimplementsAsyncListenableTaskExecutor,Serializable{
......
}

也就是說來了一個請求，就會新建一個線程！大家使用spring的@Async時，要避開這個坑，自己再定義一個線程池。正例如下：

@Bean(name="threadPoolTaskExecutor")
publicExecutorthreadPoolTaskExecutor(){
ThreadPoolTaskExecutorexecutor=newThreadPoolTaskExecutor();
executor.setCorePoolSize(5);
executor.setMaxPoolSize(10);
executor.setThreadNamePrefix("tianluo-%d");
//其他參數設置
returnnewThreadPoolTaskExecutor();
}

6. 使用線程池時，沒有自定義命名

使用線程池時，如果沒有給線程池一個有意義的名稱，將不好排查回溯問題。這不算一個坑吧，只能說給以后排查埋坑 ，哈哈。我還是單獨把它放出來算一個點，因為個人覺得這個還是比較重要的。反例如下：

publicclassThreadTest{

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{
ThreadPoolExecutorexecutorOne=newThreadPoolExecutor(5,5,1,
TimeUnit.MINUTES,newArrayBlockingQueue(20));
executorOne.execute(()->{
System.out.println("關注：芋道源碼");
thrownewNullPointerException();
});
}
}

運行結果：

Exceptioninthread"pool-1-thread-1"java.lang.NullPointerException
atcom.example.dto.ThreadTest.lambda$main$0(ThreadTest.java:17)
atjava.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1149)
atjava.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:624)
atjava.lang.Thread.run(Thread.java:748)

可以發現，默認打印的線程池名字是pool-1-thread-1，如果排查問題起來，并不友好。因此建議大家給自己線程池自定義個容易識別的名字。其實用CustomizableThreadFactory即可，正例如下：

publicclassThreadTest{

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{
ThreadPoolExecutorexecutorOne=newThreadPoolExecutor(5,5,1,
TimeUnit.MINUTES,newArrayBlockingQueue(20),newCustomizableThreadFactory("Tianluo-Thread-pool"));
executorOne.execute(()->{
System.out.println("關注：芋道源碼");
thrownewNullPointerException();
});
}
}

7. 線程池參數設置不合理

線程池最容易出坑的地方，就是線程參數設置不合理。比如核心線程設置多少合理，最大線程池設置多少合理等等。當然，這塊不是亂設置的，需要結合具體業務 。

比如線程池如何調優，如何確認最佳線程數？

最佳線程數目=（（線程等待時間+線程CPU時間）/線程CPU時間）*CPU數目

我們的服務器CPU核數為8核，一個任務線程cpu耗時為20ms，線程等待（網絡IO、磁盤IO）耗時80ms，那最佳線程數目：( 80 + 20 )/20 * 8 = 40。也就是設置 40個線程數最佳。

8. 線程池異常處理的坑

我們來看段代碼：

publicclassThreadTest{

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{
ThreadPoolExecutorexecutorOne=newThreadPoolExecutor(5,5,1,
TimeUnit.MINUTES,newArrayBlockingQueue(20),newCustomizableThreadFactory("Tianluo-Thread-pool"));
for(inti=0;i{
System.out.println("currentthreadname"+Thread.currentThread().getName());
Objectobject=null;
System.out.print("result#"+object.toString());
});
}

}
}

按道理，運行這塊代碼應該拋空指針異常 才是的，對吧。但是，運行結果卻是這樣的;

currentthreadnameTianluo-Thread-pool1
currentthreadnameTianluo-Thread-pool2
currentthreadnameTianluo-Thread-pool3
currentthreadnameTianluo-Thread-pool4
currentthreadnameTianluo-Thread-pool5

這是因為使用submit提交任務，不會把異常直接這樣拋出來。大家有興趣的話，可以去看看源碼?？梢愿臑閑xecute方法執行，當然最好就是try...catch捕獲，如下：

publicclassThreadTest{

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{
ThreadPoolExecutorexecutorOne=newThreadPoolExecutor(5,5,1,
TimeUnit.MINUTES,newArrayBlockingQueue(20),newCustomizableThreadFactory("Tianluo-Thread-pool"));
for(inti=0;i{
System.out.println("currentthreadname"+Thread.currentThread().getName());
try{
Objectobject=null;
System.out.print("result#"+object.toString());
}catch(Exceptione){
System.out.println("異常了"+e);
}
});
}

}
}

其實，我們還可以為工作者線程設置UncaughtExceptionHandler，在uncaughtException方法中處理異常。大家知道這個坑就好啦。

9. 線程池使用完畢后，忘記關閉

如果線程池使用完，忘記關閉的話，有可能會導致內存泄露 問題。所以，大家使用完線程池后，記得關閉一下。同時，線程池最好也設計成單例模式，給它一個好的命名，以方便排查問題。

publicclassThreadTest{

publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{

ThreadPoolExecutorexecutorOne=newThreadPoolExecutor(5,5,1,
TimeUnit.MINUTES,newArrayBlockingQueue(20),newCustomizableThreadFactory("Tianluo-Thread-pool"));
executorOne.execute(()->{
System.out.println("關注：芋道源碼");
});

//關閉線程池
executorOne.shutdown();
}
}

10. ThreadLocal與線程池搭配，線程復用，導致信息錯亂。

使用ThreadLocal緩存信息，如果配合線程池一起，有可能出現信息錯亂的情況。先看下一下例子：

privatestaticfinalThreadLocalcurrentUser=ThreadLocal.withInitial(()->null);

@GetMapping("wrong")
publicMapwrong(@RequestParam("userId")IntegeruserId){
//設置用戶信息之前先查詢一次ThreadLocal中的用戶信息
Stringbefore=Thread.currentThread().getName()+":"+currentUser.get();
//設置用戶信息到ThreadLocal
currentUser.set(userId);
//設置用戶信息之后再查詢一次ThreadLocal中的用戶信息
Stringafter=Thread.currentThread().getName()+":"+currentUser.get();
//匯總輸出兩次查詢結果
Mapresult=newHashMap();
result.put("before",before);
result.put("after",after);
returnresult;
}

按理說，每次獲取的before應該都是null，但是呢，程序運行在 Tomcat 中，執行程序的線程是Tomcat的工作線程，而Tomcat的工作線程是基于線程池 的。

線程池會重用固定的幾個線程 ，一旦線程重用，那么很可能首次從 ThreadLocal 獲取的值是之前其他用戶的請求遺留的值。這時，ThreadLocal 中的用戶信息就是其他用戶的信息。

把tomcat的工作線程設置為1

server.tomcat.max-threads=1

用戶1，請求過來，會有以下結果，符合預期：

用戶2請求過來，會有以下結果，「不符合預期」：

因此，使用類似 ThreadLocal 工具來存放一些數據時，需要特別注意在代碼運行完后，顯式地去清空設置的數據，正例如下：

@GetMapping("right")
publicMapright(@RequestParam("userId")IntegeruserId){
Stringbefore=Thread.currentThread().getName()+":"+currentUser.get();
currentUser.set(userId);
try{
Stringafter=Thread.currentThread().getName()+":"+currentUser.get();
Mapresult=newHashMap();
result.put("before",before);
result.put("after",after);
returnresult;
}finally{
//在finally代碼塊中刪除ThreadLocal中的數據，確保數據不串
currentUser.remove();
}
}

審核編輯：劉清