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線程池異常黑洞及其防范策略

來源: 責編: 時間:2024-01-08 09:13:51 203觀看
導讀1. 問題&分析迭代剛上線,小艾同學又接到了一線業務的投訴,一起看下本次遇到的又是什么問題。1.1. 案例上周接到一個需求,需要對系統中的核心操作增加操作日志,也就是在操作完成后對操作人、操作時間等信息進行詳細記錄。

1. 問題&分析

迭代剛上線,小艾同學又接到了一線業務的投訴,一起看下本次遇到的又是什么問題。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

1.1. 案例

上周接到一個需求,需要對系統中的核心操作增加操作日志,也就是在操作完成后對操作人、操作時間等信息進行詳細記錄。核心包括:創建訂單、取消訂單、刪除訂單、修改價格等。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

在需求分析時,小艾做了深度思考:記錄操作日志不能影響正常的業務操作,比如創建訂單,哪怕是操作日志記錄失敗,也不能導致下單失敗。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

當然,方案1便是,記錄日志的邏輯使用 try-catch 進行處理,哪怕是拋出異常也不能影響原來的主流程。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

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這樣做確實能控制住異常,但由于是在主線程中運行,這樣會導致整個流程的處理時間加長。這時,小艾想起了線程池的異常操作,整體如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

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這個方案好處多多:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

  1. 可以非常好對異常進行隔離,任務執行發生異常也不會影響主流程
  2. 操作日志在線程池中異步處理,不會占用主線程的時間,整體操作時間變化不大

核心代碼如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

@GetMapping("createOrder")public RestResult<String> createOrder(Integer taskId){    log.info("begin to create Order {}", taskId);    // 創建訂單    doCreateOrder(taskId);    log.info("end to create Order {}", taskId);    // 異步保存操作日志    log.info("Begin to Submit Task {}", taskId);    this.executorService.execute(new SaveOperationLogTask(taskId));    log.info("Success to Submit Task {}", taskId);    return RestResult.success("提交成功");}// 保存操作日志 Task@Slf4jpublic class SaveOperationLogTask implements Runnable {    // 省略部分代碼    @Override    public void run() {        log.info("Begin to save operation");        // 保存日志        saveLog();        log.info("Success to Run task {}", this.taskId);    }    private void saveLog() {        // 實際執行業務邏輯,保存到數據庫    }}

在收到業務反饋時,小艾第一時間查看日志,居然沒有找到任何異常信息。難道是業務反饋信息有問題?根據業務提供的訂單號,在數據庫中確實沒有找到操作記錄,好奇怪呀。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

從日志中提取出 正常 和 異常 信息,分別如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

正常日志:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

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可以看出:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

  1. 在主線程中完成創建訂單和提交任務操作
  2. 在線程池線程中完成操作日志保存操作
  3. 在數據庫中能看到詳細的操作信息

異常日志:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

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可以看出少了些信息:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

  1. 主線程操作沒有變化,完成了創建訂單和提交任務操作
  2. 線程池線程只打印了開始執行的日志,未見到執行成功日志
  3. 數據中也沒有操作信息

對比日志可見,==保存操作日志的任務執行失敗,同時系統沒有拋出任何異常!!!==vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

1.2. 問題分析

核心還是對 線程池的核心 API 不熟悉,當使用 `execute()` 方法提交任務時,異常信息不會直接拋出給調用者。這是因為線程池處理任務的方式是,將這些任務封裝到一個 `Runnable` 中去執行。`Runnable.run()` 方法沒有任何拋出異常的聲明,所以在運行 `Runnable` 時產生的異常只會被內部捕獲,不會拋出。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

線程池中提供兩者函數:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

  1. `execute()` 方法用于提交不需要返回值的任務,所以無法判斷任務是否被線程池成功執行。
  2. `submit()` 方法用于提交需要返回值的任務。線程池會返回一個 future 類型的對象,通過這個 future 對象可以判斷任務是否執行成功。

2. 解決方案

最大困擾原因是:出問題后沒有任何信息。所以對應的解決方案便是:讓系統能夠打印異常棧暴露異常原因。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

2.1. 手工拋出異常

最簡單方式便是,在Task代碼中通 try-catch 手工捕獲并打印異常日志。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

詳細代碼如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

@Slf4jpublic class SaveOperationLogTask1 implements Runnable {    // 省略非核心代碼    @Override    public void run() {        try {            int result = RandomUtils.nextInt() / this.taskId;            log.info("Success to Run task {}", this.taskId);        }catch (Exception e) {            log.error("failed to run task {}", taskId, e);        }    }}

當出現異常數據時,日志如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

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可以看出,從 SaveOperationLogTask1 類中清楚的打印異常信息。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

2.2. 封裝 Runnable 統一管理異常

每個 Task 都手工添加 try-catch 邏輯,不僅工作量大也非常容易出現遺漏場景,我們需要一個更好的方案。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

可以構建一個 Runnable 的封裝類來對異常進行統一處理,詳細代碼如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

@Slf4jpublic class LogBasedTaskWrapper implements Runnable {    private final Runnable runnable;    public LogBasedTaskWrapper(Runnable runnable) {        this.runnable = runnable;    }    @Override    public void run() {        try {            this.runnable.run();        }catch (Exception e) {            log.error("Filed to run task {}", runnable, e);        }    }}// 在提交任務時,使用 LogBasedTaskWrapper 對 Task 進行封裝即可log.info("Begin to Submit Task {}", taskId);Runnable task = new SaveOperationLogTask(taskId);this.executorService.execute(new LogBasedTaskWrapper(task));log.info("Success to Submit Task {}", taskId);

當出現異常數據時,日志如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

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可以看出,從 LogBasedTaskWrapper 類中清楚的打印異常信息。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

2.3. 定制化線程工廠

Wrapper 機制不錯,但需要對 Task 進行封裝操作,還是容易被遺漏,我們還需要更簡單的方式。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

可以對線程池的線程工廠進行定制,對為捕獲異常進行特殊處理,詳細代碼如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

executorServiceV2 = new ThreadPoolExecutor(4, 4,        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,        new LinkedBlockingQueue<Runnable>(20),        new BasicThreadFactory.Builder()                .namingPattern("BlackHole_thread-%d")                // 設置為捕獲異常處理器                .uncaughtExceptionHandler((t, e) -> log.error("Failed to run task", e))                .build(),        new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());// 然后使用 executorServiceV2 即可// 異步保存操作日志log.info("Begin to Submit Task {}", taskId);this.executorServiceV2.execute(new SaveOperationLogTask(taskId));log.info("Success to Submit Task {}", taskId);

核心代碼就一句:.uncaughtExceptionHandler((t, e) -> log.error("Failed to run task", e))。當出現未捕獲異常時,會統一被 UncaughtExceptionHandler 處理。詳細日志如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

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從日志中看到,從 ExceptionBlackHoleFixController 類中對異常進行處理。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

這是一勞永逸的方法,也是最鼓勵的方法。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

2.4. 使用 CompletableFuture

當使用 submit 提交任務時,會返回 Futrue 對象,通過 Future 的 get 方法便可以獲取任務運行的異常信息,但這樣會阻塞主線程導致接口響應時間過長。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

這種情況下,可以使用更高級的 CompletableFuture,向 CompletableFuture 設置異常處理器后,出現異常時會自動調用處理器,核心代碼如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

// 異步保存操作日志log.info("Begin to Submit Task {}", taskId);CompletableFuture<Void> completableFuture = CompletableFuture.runAsync(new SaveOperationLogTask(taskId), this.executorService);completableFuture.exceptionally(e -> {        log.error("Failed to Submit Task", e);        return null;    });log.info("Success to Submit Task {}", taskId);

當出現異常數據時,日志如下:vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

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從日志中看到,從 ExceptionBlackHoleFixController 類中對異常進行處理。vA628資訊網——每日最新資訊28at.com

3. 示例&源碼

代碼倉庫:https://gitee.com/litao851025/learnFromBugvA628資訊網——每日最新資訊28at.com

代碼地址:https://gitee.com/litao851025/learnFromBug/tree/master/src/main/java/com/geekhalo/demo/thread/exceptionblackholevA628資訊網——每日最新資訊28at.com


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