在flask中同步调用celery.task函数报错分析

问题介绍

为方便理解，简单说明一下项目，项目中使用的依赖模块有：flask，flask-sqlalchemy，flask-celery等等。

在同步方式调用task函数的时候出现了DetachedInstanceError的异常。出错的代码如下（已简化）：

def func():user = User.query.first()task_func()print(user.id)@celery.task
def task_func():pass

在访问user的id属性时报错，报错如下：

sqlalchemy.orm.exc.DetachedInstanceError: Instance <User at 0x7fb780d40da0> is not bound to a Session; attribute refresh operation cannot proceed (Background on this error at: http://sqlalche.me/e/bhk3)

查找问题的原因

根据错误提示查找原因，发现原因是：session被关闭导致对象和session失去关联，当对象属性需要加载时则会加载失败。

在代码中并没有调用session.close()，那为什么session会被关闭呢？猜测可能是因为线程切换导致的，因为在flask_sqlalchemy中使用的是scoped_session，那么不同线程的session对象是不同的，所以线程切换有可能导致session关闭。

下面测试同步调用task函数时线程是否进行了切换：

from threading import current_threaddef func():print(current_thread)task_func()print(current_thread)@celery.task
def task_func():print(current_thread)

执行结果：

<function current_thread at 0x7f42af472268>
<function current_thread at 0x7f42af472268>
<function current_thread at 0x7f42af472268>

执行结果证明并没有进行线程切换。

那么回到之前的问题，是什么导致了session关闭。再看一下出错代码，正常的数据库查询和函数调用是不太会有问题的，所以只有task装饰器比较可疑。尝试将装饰器移除再执行发现并没有报错，那么原因应该就在这个task装饰器中。

查阅了一些资料以及分析task装饰器的源码后，发现在task装饰器中会创建新的应用上下文对象。代码如下：

class ContextTask(task_base):"""Celery instance wrapped within the Flask app context."""def __call__(self, *_args, **_kwargs):with app.app_context():return task_base.__call__(self, *_args, **_kwargs)

在出错代码中去除装饰器后模拟创建应用上下文的行为：

def func():user = User.query.first()task_func()print(user.id)def task_func():from flask import current_appwith current_app.app_context():pass

执行后发现会出现同样的异常，则代表异常是这段代码导致的。

继续分析session是在什么地方关闭的，这个Flask对象的应用上下文结束时会执行一些清理操作，代码如下：

class AppContextt(object):def pop(self, exc=_sentinel):"""Pops the app context."""try:self._refcnt -= 1if self._refcnt <= 0:if exc is _sentinel:exc = sys.exc_info()[1]self.app.do_teardown_appcontext(exc)finally:rv = _app_ctx_stack.pop()assert rv is self, 'Popped wrong app context.  (%r instead of %r)' \% (rv, self)appcontext_popped.send(self.app)def __exit__(self, exc_type, exc_value, tb):self.pop(exc_value)if BROKEN_PYPY_CTXMGR_EXIT and exc_type is not None:reraise(exc_type, exc_value, tb)

这里的do_teardown_appcontext()会调用被teardown_appcontext装饰的函数，代码如下：

class Flask(_PackageBoundObject):@setupmethoddef teardown_appcontext(self, f):self.teardown_appcontext_funcs.append(f)return fdef do_teardown_appcontext(self, exc=_sentinel):if exc is _sentinel:exc = sys.exc_info()[1]for func in reversed(self.teardown_appcontext_funcs):func(exc)appcontext_tearing_down.send(self, exc=exc)

而在使用flask_sqlalchemy创建Sqlalchemy对象时会注册一个teardown函数

class SQLAlchemy(object):def init_app(self, app):...@app.teardown_appcontextdef shutdown_session(response_or_exc):if app.config['SQLALCHEMY_COMMIT_ON_TEARDOWN']:if response_or_exc is None:self.session.commit()self.session.remove()return response_or_exc

由于项目中配置了SQLALCHEMY_COMMIT_ON_TEARDOWN=True，所以在应用上下文结束时self.session.commit()和self.session.remove()这两行代码都会被执行。

session的remove方法会调用close方法。close方法会调用expunge_all()，并释放所有事务/连接资源。而expunge_all方法将会所有对象从session中移除。

验证session关闭后对象是否从session中移除：

def func():user = User.query.first()print(db.session.identity_map.values())db.session.close()print(db.session.identity_map.values())print(user.id)

执行结果证明session关闭后对象确实不在session中了，但是访问对象属性并没有报错，说明仅仅session关闭并不会导致异常。

继续查阅资料发现，commit方法会将所有对象过期，当再次调用对象时会重新去数据库中查询。我们可以通过查看obj._sa_instance_state.expired属性可以查看对象是否过期，打开SQLALCHEMY_ECHO配置可以在执行sql时打印日志，验证代码如下：

def func():user = User.query.first()db.session.commit()print(user._sa_instance_state.expired)print(user.id)

执行结果为对象的expired值为False，访问对象属性会重新执行查询sql。

最后一起调用session.commit()和session.close()进行测试：

def func():user = User.query.first()db.session.commit()db.session.close()print(user._sa_instance_state.expired)print(db.session.identity_map.values())print(user.id)

执行结果为对象过期并且session中的对象列表为空，访问对象属性时报错。到这里出现异常的原因已经很明显了。

原因总结

同步调用task函数时会创建新的应用上下文，即app.app_context()。在函数调用结束时，应用上下文也会结束，应用上下文结束时会调用sqlalchemy的teardown函数。其中一个由flask_sqlalchemy注册的teardown函数中会调用session.commit()和session.remove()，commit会让对象过期，remove会移除session中的所有对象。这时去访问对象属性则需要会重新从db查询，但是对象已经没有关联的session了，故无法查询导致报错。

解决方法

sqlalchemy初始化时增加参数expire_on_commit=False，这样在commit之后就不会将对象置为过期。
在调用task函数前使用session.expunge_all()，将对象和session的关系断开，这样对象就不会过期了。
在调用完task函数时使用db.session.add(obj)，将对象再次加入session，这样访问对象属性时就会重新加载了。

推荐使用第一种方法，因为这种方法改起来比较方便，后续代码也不用做特殊处理。

参考文档

http://wiki.mchz.com.cn/pages/viewpage.action?pageId=25069046

https://stackoverflow.com/questions/30347090/pushing-celery-task-from-flask-view-detach-sqlalchemy-instances-detachedinstanc/30348496#30348496

https://blog.csdn.net/yangxiaodong88/article/details/82458769

http://blog.0x01.site/2016/10/25/从SQLAlchemy的ObjectDeletedError到SQLAlchemy的对象刷新机制/

https://docs.sqlalchemy.org/en/13/orm/session_api.html?highlight=commit#sqlalchemy.orm.session.Session.commit