線程池關閉不合理，導致應用無法正常stop的情況

在上一篇博客中，我使用了線程池進行管理線程，達到線程複用的效果。

詳情參考：線程池+CountDownLatch優化代碼，提高程序執行效率

 

程序啓動、運行皆無異常，線程池確實對程序中創建的線程進行管理，但是，在我關閉tomcat時，無法正常關閉，程序出現報錯。報錯信息如下：

05-Apr-2020 19:09:45.003 璀﹀憡 [localhost-startStop-2] org.apache.catalina.loader.WebappClassLoaderBase.clearReferencesThreads 
The web application [ROOT] appears to have started a thread named [pool-5-thread-2] but has failed to stop it. This is very likely to create a memory leak. Stack trace of thread:
 sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
 java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2039)
 java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque.takeFirst(LinkedBlockingDeque.java:492)
 java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque.take(LinkedBlockingDeque.java:680)
 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.getTask(ThreadPoolExecutor.java:1067)
 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1127)
 java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:617)
 java.lang.Thread.run(Thread.java:748

 注意看這行報錯信息：

The web application [ROOT] appears to have started a thread named [pool-5-thread-2] but has failed to stop it. This is very likely to create a memory leak. 

異常信息顯示： 應用程序啓動了一個名爲pool-5-thread-2的線程，但是關閉失敗，這很可能導致內存泄漏。

很明顯，tomcat沒能關掉ThreadPoolExecutor的核心線程，因此需要在關閉tomcat前手動關閉。

如何手動關閉線程池請參考：停止Tomcat webapp 線程池報錯的嘗試解決

那如果我不想手動關閉線程池怎麼辦？

使用Spring中中的 ThreadPoolTaskExecutor。將線程池的關閉交給Spring去管理。

在applicationContext.xml中加入

 <!-- spring thread pool executor -->
    <bean id="taskExecutor" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
        <!-- 線程池維護線程的最少數量 -->
        <property name="corePoolSize" value="10"/>
        <!-- 允許的空閒時間 -->
        <property name="keepAliveSeconds" value="5"/>
        <!-- 線程池維護線程的最大數量 -->
        <property name="maxPoolSize" value="20"/>
        <!-- 緩存隊列 -->
        <property name="queueCapacity" value="4"/>
        <!-- 對拒絕task的處理策略 -->
        <property name="rejectedExecutionHandler">
            <bean class="java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$CallerRunsPolicy"/>
        </property>
    </bean>

程序中：

    @Autowired
    private ThreadPoolTaskExecutor threadPool;

     threadPool.execute(() -> {
            model.addAttribute("types", typeService.findHottestType(6));
            countDownLatch.countDown();
        });
     threadPool.execute(() -> {
            model.addAttribute("tags", tagService.findHottestTag(6));
            countDownLatch.countDown();
        });
     threadPool.execute(() -> {
            model.addAttribute("blogs", blogService.findHotestBlogs());
            countDownLatch.countDown();
        });
     threadPool.execute(() -> {
            model.addAttribute("newBlogs", blogService.findNewestBlogs(8));
            countDownLatch.countDown();
        });

再次啓動程序，測試，關閉tomcat，報錯信息不再提示。

 

如何優雅安全的關閉線程池？

線程池關閉不合理，導致應用⽆法正常stop的情況，這是我們很容易忽略的。

下面就以ThreadPoolExecutor爲例，來介紹下如何優雅的關閉線程池。

線程中斷

 

在介紹線程池關閉之前，先介紹下Thread的interrupt。

在程序中，我們是不能隨便中斷⼀個線程的，因爲這是極其不安全的操作，我們⽆法知道這個線程正運⾏在什麼狀態，它可能持有某把鎖，強⾏中斷可能導致鎖不能釋放的問題；或者線程可能在操作數據庫，強⾏中斷導致數據不一致，從而混亂的問題。正因此，Java⾥將Thread的stop⽅法設置爲過時，以禁⽌⼤家使⽤。

⼀個線程什麼時候可以退出呢？當然只有線程自⼰才能知道。

所以我們這⾥要說的Thread的interrrupt⽅法，本質不是⽤來中斷一個線程。而是將線程設置⼀箇中斷狀態。當我們調⽤線程的interrupt方法，它有兩個作⽤用：

1、如果此線程處於阻塞狀態(比如調⽤了wait方法，io等待)，則會立刻退出阻塞，並拋出InterruptedException異常，線程就可以通過捕獲InterruptedException來做⼀定的處理，然後讓線程退出。

2、如果此線程正處於運行之中，則線程不受任何影響，繼續運行，僅僅是線程的中斷標記被設置爲true。所以線程要在適當的位置通過調用isInterrupted方法來查看自⼰是否被中斷，並做退出操作。

注：如果線程的interrupt方法先被調用，然後線程調用阻塞方法進入阻塞狀態，InterruptedException異常依舊會拋出。如果線程捕獲InterruptedException異常後，繼續調用阻塞方法， 將不再觸發InterruptedException異常。

線程池的關閉

 

線程池提供了兩個關閉方法，shutdownNow和shuwdown⽅法。

shutdownNow⽅法的解釋是：線程池拒接收新提交的任務，同時⽴刻關閉線程池，線程池里的任務不再執行。

shutdown⽅法的解釋是：線程池拒接收新提交的任務，同時等待線程池⾥的任務執行完畢後關閉線程池。

以上的說法雖然沒錯，但是還有很多的細節問題，比如調用shutdown⽅法後，正在執⾏的任務的線程會做出什麼反應？正在等待任務的線程又會做出什麼反應？線程在什麼情況下才會徹底退出。如果不瞭解這些細節，在關閉線程池時就難免遇到，像線程池關閉不了，關閉線程池出現報錯等情況。

再說這些關閉線程池細節問題之前，需要強調一點的是，調用完shutdownNow和shuwdown⽅法後，並不代表線程池已經完成關閉操作，它只是異步的通知線程池進行關閉處理。如果要同步等待線程池徹底關閉後才繼續往下執行，需要調⽤awaitTermination⽅法進⾏同步等待。

 

我們來看看shutdownNow和shuwdown⽅法的源碼：

shutdown:

/**
     * Initiates an orderly shutdown in which previously submitted
     * tasks are executed, but no new tasks will be accepted.
     * Invocation has no additional effect if already shut down.
     *
     * <p>This method does not wait for previously submitted tasks to
     * complete execution.  Use {@link #awaitTermination awaitTermination}
     * to do that.
     *
     * @throws SecurityException {@inheritDoc}
     */
   public void shutdown() {
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    // 上鎖，確保同一時間只能有一個線程執行此操作
    mainLock.lock();
    try {
        // 檢查方法調用方是否用權限關閉線程池以及中斷工作線程
        checkShutdownAccess();
        // 將線程池運行狀態設置爲SHUTDOWN
        advanceRunState(SHUTDOWN);
        // 中斷所有空閒線程
        interruptIdleWorkers();
        // 此方法在ThreadPoolExecutor中是空實現，具體實現在其子類ScheduledThreadPoolExecutor
        // 中，用於取消延時任務。
        onShutdown(); // hook for ScheduledThreadPoolExecutor
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    // 嘗試將線程池置爲TERMINATED狀態
    tryTerminate();
}

 

 

 

 

 

 

shutdownNow:

    /**
     * Attempts to stop all actively executing tasks, halts the
     * processing of waiting tasks, and returns a list of the tasks
     * that were awaiting execution. These tasks are drained (removed)
     * from the task queue upon return from this method.
     *
     * <p>This method does not wait for actively executing tasks to
     * terminate.  Use {@link #awaitTermination awaitTermination} to
     * do that.
     *
     * <p>There are no guarantees beyond best-effort attempts to stop
     * processing actively executing tasks.  This implementation
     * cancels tasks via {@link Thread#interrupt}, so any task that
     * fails to respond to interrupts may never terminate.
     *
     * @throws SecurityException {@inheritDoc}
     */
public List<Runnable> shutdownNow() {
    List<Runnable> tasks;
    final ReentrantLock mainLock = this.mainLock;
    mainLock.lock();
    try {
        // 檢查方法調用方是否用權限關閉線程池以及中斷工作線程
        checkShutdownAccess();
        // 將線程池運行狀態置爲STOP
        advanceRunState(STOP);
        // 中斷所有線程，包括正在運行的線程
        interruptWorkers();
        // 將未執行的任務移入列表中
        tasks = drainQueue();
    } finally {
        mainLock.unlock();
    }
    // 嘗試將線程池置爲TERMINATED狀態
    tryTerminate();
    return tasks;
}

具體源碼解釋請參考：關閉線程池的正確姿勢