线程池遇到父子任务，有大坑！
你好呀，我是苏三。
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 2 调用接口 3，并等待返回。
- 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。
- 相互等待，一直僵持。
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：
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。
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