線程池使用InheritableThreadLocal出現數據髒亂分析和解決方案

来源:https://www.cnblogs.com/zdd-java/archive/2022/05/17/16267188.html
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背景 在測試環境上遇到一個詭異的問題,部分業務邏輯會記錄用戶ID到資料庫,但記錄的數據會串,比如當前用戶的操作記錄會被其他用戶覆蓋, 而且這個現象是每次重啟後一小段時間內就正常 問題 線上程池內部使用了InheritableThreadLocal存放用戶登錄信息,再獲取用戶信息後,由於沒有及時rem ...


背景

  在測試環境上遇到一個詭異的問題,部分業務邏輯會記錄用戶ID到資料庫,但記錄的數據會串,比如當前用戶的操作記錄會被其他用戶覆蓋, 而且這個現象是每次重啟後一小段時間內就正常

問題

  線上程池內部使用了InheritableThreadLocal存放用戶登錄信息,再獲取用戶信息後,由於沒有及時remove,導致下次請求還是得到舊的用戶數據

 

排查過程

  1.通過臨時列印日誌,確認整個鏈路中用戶ID是否一致

  2.確認寫日誌方法是否有被修改,最後確認是寫日誌這塊開了線程池後導致問題

 

思考

1.為什麼在之前測試過程沒有復現

  之前依賴的日誌記錄二方jar包進行過一次升級,原先的版本在記錄日誌沒有開啟線程池,後面升級版本後,加入了線程池

 

2.分析為什麼用了InheritableThreadLocal還會出現數據錯亂(覆蓋)

   ThreadLocalThreadLocalMap 中是以一個弱引用身份被Entry中的Key引用的,因此如果ThreadLocal沒有外部強引用來引用它,那麼ThreadLocal會在下次JVM垃圾收集時被回收。這個時候就會出現Entry中Key已經被回收,出現一個null Key的情況,外部讀取ThreadLocalMap中的元素是無法通過null Key來找到Value的。因此如果當前線程的生命周期很長(在本篇案例中,由於線程池的核心線程沒有被回收,一直存在),那麼其內部的ThreadLocalMap對象也一直生存下來,這些null key就存在一條強引用鏈的關係一直存在:Thread --> ThreadLocalMap-->Entry-->Value,這條強引用鏈會導致Entry不會回收,Value也不會回收;所以出現數據錯亂的原因在於核心線程一直沒有被回收,然後 InheritableThreadLocal 也未及時remove,導致核心線程一直存放著老

 

3.本地求證  

  為了能復現測試環境問題,我寫了一個demo在本地去復現這個問題,開啟了一個線程器並設置了2個核心線程,調用4次

 

 

 

 

根據上面的運行日誌結果,可以發現第二次的設值並沒有真正改變

 

分析線程池的核心線程是如何不被回收的,源碼跟蹤如下

1.跟進線程池execute主方法入口

public void execute(Runnable command) {
        if (command == null)
            throw new NullPointerException();

        int c = ctl.get();
        if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
            if (addWorker(command, true))  //未超過核心線程數,則新增 Worker 對象,true表示核心線程
                return;
            c = ctl.get();
        }
        if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
            int recheck = ctl.get();
            if (! isRunning(recheck) && remove(command))
                reject(command);
            else if (workerCountOf(recheck) == 0)
                addWorker(null, false);
        }
        else if (!addWorker(command, false))
            reject(command);
    }

由上可知核心線程通過addWorker方法創建

 

2.跟進addWorker方法

  private boolean addWorker(Runnable firstTask, boolean core) {
        retry:
        for (;;) {
            int c = ctl.get();
            int rs = runStateOf(c);

            // Check if queue empty only if necessary.
            if (rs >= SHUTDOWN &&
                ! (rs == SHUTDOWN &&
                   firstTask == null &&
                   ! workQueue.isEmpty()))
                return false;

            for (;;) {
                int wc = workerCountOf(c);
                if (wc >= CAPACITY ||
                    wc >= (core ? corePoolSize : maximumPoolSize))
                    return false;
                if (compareAndIncrementWorkerCount(c))
                    break retry;
                c = ctl.get();  // Re-read ctl
                if (runStateOf(c) != rs)
                    continue retry;
                // else CAS failed due to workerCount change; retry inner loop
            }
        }

        boolean workerStarted = false;
        boolean workerAdded = false;
        Worker w = null;
        try {
            w = new Worker(firstTask);
            final Thread t = w.thread;
            if (t != null) {
                final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
                mainLock.lock();
                try {
                    // Recheck while holding lock.
                    // Back out on ThreadFactory failure or if
                    // shut down before lock acquired.
                    int rs = runStateOf(ctl.get());

                    if (rs < SHUTDOWN ||
                        (rs == SHUTDOWN && firstTask == null)) {
                        if (t.isAlive()) // precheck that t is startable
                            throw new IllegalThreadStateException();
                        workers.add(w);
                        int s = workers.size();
                        if (s > largestPoolSize)
                            largestPoolSize = s;
                        workerAdded = true;
                    }
                } finally {
                    mainLock.unlock();
                }
                if (workerAdded) {
                    t.start(); //執行核心線程
                    workerStarted = true;
                }
            }
        } finally {
            if (! workerStarted)
                addWorkerFailed(w);
        }
        return workerStarted;
    }

 由上可知核心線程在addWorker方法內部通過 t.start()執行

 

3.跟進Work類裡面的run方法

 由上可知通過While去不斷輪詢getTask方法來保證核心線程被創建後一直處於阻塞狀態,所以可知核心線程數創建後會通過阻塞來保證不被回收

 

總結

  1.每次用完後ThreadLocal後及時remove

  2.儘量不要線上程池裡使用 ThreadLocal,很多時候開發關註的點比較多,疏忽的過程也在所難免,例如本次解決方案是我先把用戶ID線上程池調用前查詢出來,在傳進去


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