线程池异步线程中再次获取线程池资源的问题

问题描述

在线上发生的一次问题, 在场景中有这样一个业务, 需要异步执行一个主任务, 主任务中又包含着N个子任务, 为了整个主任务能够快速处理, 又将子任务按照数量获取线程资源异步处理, 即异步线程A中再异步调用A1,A2,A3. A可能同时存在多个.实际场景中, 由于系统线程池分配数量较小, 且一段时间内先后启动了多个主任务, 耗时的主任务中又用子任务取申请线程 导致线程池资源耗尽

问题原因

1. 主任务是从线程池中获取的线程资源, 同时主任务比较耗时​
2. 每个主任务中包含的N的子任务, 会再申请线程, 处理完毕释放回线程池
3. 启动了多个主任务时, 每个主任务在未结束之前, 都会占用自身一个线程不会释放, 消耗一个线程池资源
4. 后期频繁启动主任务, 可能使数量=线程池线程数, 此时子任务无法再从线程池获得资源, 就进入队列等待
5. 最终结果就造成了每个主任务都占用线程, 但主任务内的子任务无法获取线程, 线程池瘫痪不可用

问题复现

package test;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.commons.lang3.RandomUtils;
import org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @title 线程池异步线程中再次获取线程池资源的问题
 * @author Xingbz
 * @description
 *  记;
 *
 *  究其原因在于:
 *      
 * @createDate 2020-7-17
 */
@Slf4j
public class TestWork {

    private static final ThreadPoolTaskExecutor EXECUTOR;

    static {
        EXECUTOR = myExecutor();
    }

    /** 初始化线程池 */
    public static ThreadPoolTaskExecutor myExecutor() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        // 核心线程数
        executor.setCorePoolSize(5);
        // 最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(20);
        // 排队任务队列
        executor.setQueueCapacity(100);
        // 线程名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("异步线程-");
        // 队列满后拒绝策略
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        // 线程最大回收时间
        executor.setKeepAliveSeconds(100);
        // 初始化线程
        executor.initialize();
        return executor;
    }

    /** 模拟测试 */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 主任务数量
        int mainJobNum = 20;

        CountDownLatch mainDownLatch = new CountDownLatch(mainJobNum);

        for (int i = 0; i < mainJobNum; i++) {
            // 主任务编号, 方便区分
            int index = i + 1;

            // 模拟每1秒开始一个主任务
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

            EXECUTOR.submit(() -> {
                try {
                    log.debug("\t执行主任务" + index);

                    // 每个主任务随机包含N个子任务, 再异步调用线程池资源处理
                    int subJobNum = RandomUtils.nextInt(2, 3);
                    subJobWorkAsync(subJobNum, index);
                } finally {
                    mainDownLatch.countDown();
                }
            });
        }

        mainDownLatch.await();
        EXECUTOR.shutdown();
        log.info("完成所有任务 > > >");
    }

    /** 异步执行子任务 */
    private static void subJobWorkAsync(int subJobNum, int index) {
        CountDownLatch subDownLatch = new CountDownLatch(subJobNum);
        for (int j = 0; j < subJobNum; j++) {
            EXECUTOR.submit(() -> {
                try {
                    log.warn("\t\t\t执行一个" + index + "的子任务");
                    // 每个子任务模拟耗时
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    subDownLatch.countDown();
                }
            });
        }

        try {
            subDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

执行代码, 结果如下:

可以看到, 线程池很快就被主任务耗尽, 导致子任务无法执行.

解决方案 

1. 异步线程中不能再获取异步线程

既然主方法是异步执行了, 那么其中的子任务也相对不那么要求时间.此处是我为了业务给另外一个业务复用导致了线程再调线程

2. 如果异步中确实需要再获取异步线程, 需要使用新的线程池. 不能再使用自身的线程池

这是当前我们的解决方案, 在系统中又单独构建了一个线程池负责子任务的业务