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Java性能 -- 线程池大小

  1. Hotspot JVM的线程模型中,Java线程被 一对一 映射为 内核线程
    • Java使用线程执行程序时,需要创建一个内核线程,当该Java线程被终止时,这个内核线程也会被回收
    • Java线程的创建和销毁将会消耗一定的计算机资源,从而增加系统的性能开销
    • 大量创建线程也会给系统带来性能问题,线程会抢占内存和CPU资源,可能会发生内存溢出、CPU超负载等问题
  2. 线程池:即可以 提高线程复用 ,也可以 固定最大线程数 ,防止无限制地创建线程
    • 当程序提交一个任务需要一个线程时,会去线程池查找是否有 空闲 的线程
    • 如果有,则直接使用线程池中的线程工作,如果没有,则判断当前已创建的线程数是否超过 最大线程数
    • 如果未超过,则创建新线程,如果已经超过,则进行 排队等待 或者直接 抛出异常

线程池框架Executor

  1. Java最开始提供了 ThreadPool 来实现线程池,为了更好地实现 用户级的线程调度 ,Java提供了一套 Executor 框架
  2. Executor框架包括了 ScheduledThreadPoolExecutorThreadPoolExecutor 两个 核心 线程池, 核心原理一样
    • ScheduledThreadPoolExecutor用来 定时 执行任务,ThreadPoolExecutor用来执行被提交的任务

Executors

  1. Executors利用 工厂模式 实现了4种类型的ThreadPoolExecutor
  2. 不推荐使用 Executors,因为会忽略很多线程池的参数设置,容易导致 无法调优 ,产生 性能问题 或者 资源浪费
  3. 推荐使用ThreadPoolExecutor自定义参数配置
类型 特性
newCachedThreadPool 线程池大小 不固定 ,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程
newFixedThreadPool 线程池大小 固定 ,当有新任务提交,线程池中如果有空闲线程,则立即执行,
否则新的任务会被 缓存 在一个 任务队列 中,等待线程池释放空闲线程
newScheduledThreadPool 定时线程池,支持 定时 或者 周期性 地执行任务
newSingleThreadExecutor 只创建一个线程,保证所有任务按照指定顺序( FIFO / LIFO / 优先级 )执行

ThreadPoolExecutor

// 构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, // 线程池的核心线程数
int maximumPoolSize, // 线程池的最大线程数
long keepAliveTime, // 当线程数大于核心线程数时,多余的空闲线程存活的最长时间
TimeUnit unit, // 时间单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 任务队列,用来存储等待执行的任务
ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂,用来创建线程,用默认即可
RejectedExecutionHandler handler // 拒绝策略,当提交的任务过多而不能及时处理时,可以定制拒绝策略
)
  1. 在创建完线程池之后,默认情况下,线程池 并没有任何线程 ,等到有任务来才创建线程去执行任务
    • 如果调用 prestartAllCoreThreads 或者 prestartCoreThread ,可以提前创建等于 核心线程数 的线程数量,称为 预热
  2. 当创建的线程数 等于corePoolSize ,提交的任务会被加入到设置的 阻塞队列
  3. 当阻塞队列 了,会创建线程执行任务,直到线程池中的数量 等于maximumPoolSize
  4. 当线程数 等于maximumPoolSize ,新提交的任务无法加入到阻塞队列,也无法创建 非核心 线程 直接执行
    • 如果没有为线程池设置拒绝策略,线程池会抛出 RejectedExecutionException ,拒绝接受该任务
  5. 当线程数 超过corePoolSize ,在某些线程处理完任务后,如果等待keepAliveTime后仍然 空闲 ,那么该线程将会被 回收
    • 回收线程时, 不会区分 是核心线程还是非核心线程,直到线程池中线程的数量等于corePoolSize,回收过程才会停止
  6. 默认情况下,当线程数 小于等于corePoolSize 时,是不会触发回收过程的,因此 非核心业务线程池的空闲线程会长期存在
    • 可以通过 allowCoreThreadTimeOut 方法设置:包括核心线程在内的 所有线程 ,在空闲keepAliveTime后会被回收

线程池的线程分配流程

Java性能 -- 线程池大小

计算线程数量

多线程执行的任务类型分为 CPU密集型IO密集型

CPU密集型

  1. 该类型任务的消耗主要是CPU资源,可以将线程数设置为 N(CPU核心数)+1
  2. +1是为了防止线程偶发的缺页中断,或者其他原因导致的 任务暂停 而带来的影响,+1能够更充分地利用CPU的空闲时间

IO密集型

  1. 该类型任务在运行时,系统会用大部分的时间来处理 IO交互
  2. 线程在处理IO的时间段内是 不会占用 CPU来处理,此时可以将CPU交出给其他线程使用,可以先设置为 2N

通用场景

线程数 = N * (1+ WT/ST)

N = CPU核数
WT = 线程等待时间
ST= 线程运行时间

可以根据业务场景,先简单地选择 N+1 或者 2N ,然后进行 压测 ,最后依据压测结果进行调整

原文  http://zhongmingmao.me/2019/08/31/java-performance-threadpool-size/
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