【小家Java】一次Java线程池误用(newFixedThreadPool)引发的线上血案和总结(上)

简介: 【小家Java】一次Java线程池误用(newFixedThreadPool)引发的线上血案和总结(上)

这是一个十分严重的线上问题


自从最近的某年某月某天起,线上服务开始变得不那么稳定(软病)。在高峰期,时常有几台机器的内存持续飙升,并且无法回收,导致服务不可用。


给出监控中GC的采样曲线:


image.png


内存使用曲线如下:


image.png


如上两张图显示:18:50-19:00的这10分钟阶段里,服务已经处于不可用的状态了。这就导致了:上游服务的超时异常会增加,该台机器会触发熔断。


熔断触发后,这台机器的流量会打到其他机器,其他机器发生类似的情况的可能性会提高,极端情况会引起所有服务宕机,造成雪崩,曲线掉底。


问题分析和猜想


结合我们的业务情况,我们监控到在那段时间里,访问量是最高的,属于一个高峰情况,因此我们初步断定,这个和流量高并发有密不可分个的关系。


1、因为线上内存过大,如果采用 jmap dump的方式,这个任务可能需要很久才可以执行完,同时把这么大的文件存放起来导入工具也是一件很难的事情


2、再看JVM启动参数,也很久没有变更过 Xms, Xmx, -XX:NewRatio, -XX:SurvivorRatio, 虽然没有仔细分析程序使用内存情况,但看起来也无大碍。


3、于是开始找代码,某年某天某月~ 嗯,注意到一段这样的代码提交:


private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(15);
public static void push2Kafka(Object msg) {
    executor.execute(new WriteTask(msg,  false));    
}


这段代码的功能是:每次线上调用,都会把计算结果的日志打到 Kafka,Kafka消费方再继续后续的逻辑。


看这块代码的问题:咋一看,好像没什么问题,但深入分析,问题就出现在

Executors.newFixedThreadPool(15)这段代码上。


因为使用了 newFixedThreadPool 线程池,而它的工作机制是,固定了N个线程,而提交给线程池的任务队列是不限制大小的,如果Kafka发消息被阻塞或者变慢,那么显然队列里面的内容会越来越多,也就会导致这样的问题。


    public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
    }


如上,采用的是LinkedBlockingQueue,而它默认是一个无界队列。因此若使用不当,讲很快导致内存被打满,需要谨慎啊。


验证猜想


为了验证这个想法,做了个小实验,把 newFixedThreadPool 线程池的线程个数调小一点,然后自己模拟压测一下:


测试代码如下:

/**
 * @author fangshixiang@vipkid.com.cn
 * @description
 * @date 2018-11-04 10:13
 */
public class Main {
    //创建一个固定线程池
    private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(1);
    //向kafka里推送消费
    public static void push2Kafka(Object msg) {
        executor.execute(() -> {
            try {
                //模拟 占用的内存大小
                Byte[] bytes = new Byte[1024 * 1000 * 1000];
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->任务放到线程池:" + msg);
                TimeUnit.MINUTES.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }
    public static void main(String[] args) {
        //模拟高并发环境下  一直向线程池里面不停的塞任务
        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            System.out.println("塞任务start..." + i);
            push2Kafka(i);
            System.out.println("塞任务end..." + i);
        }
    }
}


打开JConsole查看JVM的CPU、内存相关使用情况:


image.png


image.png


内存情况逐渐攀升,最终可以看出程序近乎停止。最终抛出内存异常


Exception in thread "pool-1-thread-295" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space


然而,电脑本机的实体内存,也是几乎会被占满:


image.png


下面是程序启用和停止的内存情况:


image.png


image.png


综上所诉,我们的猜想是正确的。如果消费的速度小于生产的速度,内存随着时间的堆积,很快就能被打满了。

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