解决 Spring Boot 线程泄漏问题

Spring Boot是一个广泛使用的框架，用于构建高度事务性的基于 Java 的 Web 应用程序和后端系统。这些应用程序处理重负载并且通常是多线程的。

Spring Boot 中发生的线程泄漏可能导致线程逐渐积累，消耗系统资源，并可能导致性能问题甚至应用程序崩溃。

什么是线程泄漏？

当应用程序在执行完任务后无意中保留对线程对象的引用，或者线程未在适当条件下退出，从而阻止它们被垃圾回收时，就会发生线程泄漏。以下是可能发生 Java 线程泄漏的一些常见场景：

1. 无法终止线程： 如果线程未正确终止或未正确处理终止条件，则线程在其任务完成后仍可能继续运行。
2. 线程池管理不善： 使用线程池是有效管理线程的常见做法。但是，如果线程池管理不善，它可能会保留对不再需要的线程的引用。线程池管理不善可能包括在不再需要线程池时不关闭它。
3. ThreadLocal 问题： Java 中的 ThreadLocal 类允许将变量绑定到线程。如果使用不当且清理不当，可能会导致内存泄漏。例如，如果 ThreadLocal 变量持有对应被垃圾回收的对象的引用，但未清除 ThreadLocal，则可能导致泄漏。
4. Thread.join() 的错误使用： join() 方法用于等待线程完成。如果使用不当或未在应调用时调用，则会导致线程无法正确释放。

在 SpringBoot 中模拟线程泄漏

为了模拟 Spring Boot 中的线程泄漏问题，我们利用了开源的BuggyAPI 应用程序，这是一个全面的 Spring Boot 服务，能够模拟各种性能问题。当我们启动 Buggy API 应用程序时，它看起来如下所示：

图 1：SpringBoot Buggy API 服务

这里 Spring Boot Buggy API 服务正在模拟线程泄漏：

@Service
public class ThreadLeakDemoService {private static final int threadLeakSize = 1250;private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(ThreadLeakDemoService.class);public void start() {log.info("Thread App started");int threadCount = 0;while (threadCount < threadLeakSize) {log.info("Thread Started : "+threadCount);try {// Failed to put thread to sleep.Thread.sleep(10);} catch (Exception e) {}threadCount++;new ForeverThread().start();}}
}public class ForeverThread extends Thread {@Overridepublic void run() {while (true) {try {Thread.sleep(10 * 60 * 1000);} catch (Exception e) {}}}
}

您可以注意到，示例程序包含“ ThreadLeakDemoService ”类。此类具有 start () 方法。在此方法中，使用许多线程创建“ ForeverThread ”，其中有 run() 方法。在此方法中，线程处于连续休眠状态，即线程反复休眠 10 分钟。这将使“ForeverThread ” 始终处于活动状态而不执行任何活动。只有退出 run() 方法时，线程才会死亡。在此示例程序中， run() 方法永远不会退出，因为永无止境的休眠。

由于 ’ ThreadLeakDemo ’ 类不断创建 ’ ForeverThread '，并且它们永远不会退出。因此，很快就会创建数千个 ’ ForeverThread ‘。它将使内存容量饱和，最终导致 ’ java.lang.OutOfMemoryError : 无法创建新的本机线程’ 问题。

解决线程泄漏问题

为了解决这个问题，我们利用了 yCrash 监控工具。此工具能够在生产环境中出现中断之前预测中断。一旦它预测到环境中出现中断，它就会从您的环境中捕获 360° 故障排除工件，对其进行分析并立即生成根本原因分析报告。它捕获的工件包括垃圾收集日志、线程转储、堆替换、netstat、vmstat、iostat、top、top -H、dmesg、内核参数、磁盘使用情况……

您可以在此处注册并开始使用此工具的免费版本。

下面是上述示例SpringBoot程序执行时，yCrash工具生成的报告：

图2： y崩溃报告创建了 1,200 多个，它们可能导致“OutOfMemoryError：无法创建新的本机线程”

图3： y崩溃报告 1,200 多个线程卡住的代码行

从报告中，您可以注意到 yCrash 指出已创建了 1,200 多个线程，并且它们有可能导致“ OutOfMemoryError：无法创建新的本机线程” 问题。除了线程数之外，该工具还报告了代码行，即“ *com.ycrash.springboot.buggy.app.service.threadleak.ForeverThread.run( *ForeverThread.java:12 ) ” ，其中所有 1,200 个线程都卡住了。有了这些信息，就可以快速着手修复有问题的代码。

可能的解决方案

需要根据具体的线程泄漏问题应用适当的解决方案。以下是针对线程泄漏问题的一些建议解决方案：

推荐	描述
正确终止线程	当不再需要线程时，正确终止线程。
使用线程池	使用线程池并确保它们得到适当的管理。
使用 ThreadLocal	谨慎使用 ThreadLocal 并确保正确清理。
处理线程中的异常	正确处理异常以避免线程处于不一致的状态。

结论

在这篇博客中，我们详细介绍了如何解决线程泄漏异常，重点是检测根本原因并解决 Spring Boot 应用程序中的线程泄漏。