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好看請贊，養(yǎng)成習(xí)慣
- 你有一個思想，我有一個思想，我們交換后，一個人就有兩個思想
- If you can NOT explain it simply, you do NOT understand it well enough
上一篇文章 面試問我，創(chuàng)建多少個線程合適？我該怎么說 從定性到定量的分析了如何創(chuàng)建正確個數(shù)的線程來最大化利用系統(tǒng)資源（其實就是幾道小學(xué)數(shù)學(xué)題）。通常來講，有了個這個知識點傍身，按需手動創(chuàng)建相應(yīng)個數(shù)的線程就好
但是現(xiàn)實中，你也許聽過或者被要求：
盡量避免手動創(chuàng)建線程，應(yīng)使用線程池統(tǒng)一管理線程
為什么會有這樣的要求？背后的道理又是怎樣的呢？順著這個經(jīng)驗理論來推斷，那肯定是手動創(chuàng)建線程有缺點
手動創(chuàng)建線程有什么缺點？
- 不受控風(fēng)險
- 頻繁創(chuàng)建開銷大
不受控風(fēng)險
這個缺點，相信你也可以說出一二
系統(tǒng)資源有限，每個人針對不同業(yè)務(wù)都可以手動創(chuàng)建線程，并且創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)不一樣（比如線程沒有名字）。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行起來，所有線程都在瘋狂搶占資源，無組織無紀(jì)律，混亂場面可想而知（出現(xiàn)問題，自然也就不可能輕易的發(fā)現(xiàn)和解決）
如果有位神奇的小伙伴，為每個請求都創(chuàng)建一個線程，當(dāng)大量請求鋪面而來的時候，這好比一個正規(guī)木馬程序，內(nèi)存被無情榨干耗盡（你無情，你冷酷，你無理取鬧）
另外，過多的線程自然也會引起上下文切換的開銷
總的來說，不受控風(fēng)險很大
頻繁創(chuàng)建開銷大
面試問： 頻繁手動創(chuàng)建線程有什么問題？
答： 開銷大
這貌似是一個不假思索就可以回答出來的正確答案。那我要繼續(xù)問了
面試官： 創(chuàng)建一個線程干了什么就開銷大了？和我們創(chuàng)建一個普通 Java 對象有什么差別？
答： ... 嗯...啊
按照常規(guī)理解 new Thread() 創(chuàng)建一個線程和 new Object() 沒有什么差別。Java中萬物接對象，因為 Thread 的老祖宗也是 Object
如果你真是這么理解的，說明你對線程的生命周期還不是很理解，請回看之前的 Java線程生命周期這樣理解挺簡單的
在這篇文章中我們明確說明，new Thread() 在操作系統(tǒng)層面并沒有創(chuàng)建新的線程，這是編程語言特有的。真正轉(zhuǎn)換為操作系統(tǒng)層面創(chuàng)建一個線程，還要調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核的API，然后操作系統(tǒng)要為該線程分配一系列的資源
廢話不多說，我們將二者做個對比：
new Object() 過程
- Object obj = new Object();
當(dāng)我需要【對象】時，我就會給自己 new 一個（不知你是否和我一樣），這個過程你應(yīng)該很熟悉了：
- 分配一塊內(nèi)存 M
- 在內(nèi)存 M 上初始化該對象
- 將內(nèi)存 M 的地址賦值給引用變量 obj
就是這么簡單
創(chuàng)建一個線程的過程
上面已經(jīng)提到了，創(chuàng)建一個線程還要調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核API。為了更好的理解創(chuàng)建并啟動一個線程的開銷，我們需要看看 JVM 在背后幫我們做了哪些事情：
- 它為一個線程棧分配內(nèi)存，該棧為每個線程方法調(diào)用保存一個棧幀
- 每一棧幀由一個局部變量數(shù)組、返回值、操作數(shù)堆棧和常量池組成
- 一些支持本機(jī)方法的 jvm 也會分配一個本機(jī)堆棧
- 每個線程獲得一個程序計數(shù)器，告訴它當(dāng)前處理器執(zhí)行的指令是什么
- 系統(tǒng)創(chuàng)建一個與Java線程對應(yīng)的本機(jī)線程
- 將與線程相關(guān)的描述符添加到JVM內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中
- 線程共享堆和方法區(qū)域
這段描述稍稍有點抽象，用數(shù)據(jù)來說明創(chuàng)建一個線程（即便不干什么）需要多大空間呢？答案是大約 1M 左右
- java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:NativeMemoryTracking=summary -XX:+PrintNMTStatistics -version
上圖是我用 Java8 的測試結(jié)果，19個線程，預(yù)留和提交的大概都是19000+KB，平均每個線程大概需要 1M 左右的大?。↗ava11的結(jié)果完全不同，這個大家自行測試吧）
相信到這里你已經(jīng)明白了，對于性能要求嚴(yán)苛的現(xiàn)在，頻繁手動創(chuàng)建/銷毀線程的代價是非常巨大的，解決方案自然也是你知道的線程池了
什么是線程池？
你常見的數(shù)據(jù)庫連接池，實例池，還有XX池，OO池，各種池，都是一種池化（pooling）思想，簡而言之就是為了最大化收益，并最小化風(fēng)險，將資源統(tǒng)一在一起管理的思想
Java 也提供了它自己實現(xiàn)的線程池模型—— ThreadPoolExecutor。套用上面池化的想象來說，Java線程池就是為了最大化高并發(fā)帶來的性能提升，并最小化手動創(chuàng)建線程的風(fēng)險，將多個線程統(tǒng)一在一起管理的思想
為了了解這個管理思想，我們當(dāng)前只需要關(guān)注 ThreadPoolExecutor 構(gòu)造方法就可以了
- public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
- int maximumPoolSize,
- long keepAliveTime,
- TimeUnit unit,
- BlockingQueue
workQueue, - ThreadFactory threadFactory,
- RejectedExecutionHandler handler) {
- if (corePoolSize < 0 ||
- maximumPoolSize <= 0 ||
- maximumPoolSize < corePoolSize ||
- keepAliveTime < 0)
- throw new IllegalArgumentException();
- if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
- throw new NullPointerException();
- this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
- null :
- AccessController.getContext();
- this.corePoolSize = corePoolSize;
- this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
- this.workQueue = workQueue;
- this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
- this.threadFactory = threadFactory;
- this.handler = handler;
- }
這么復(fù)雜的構(gòu)造方法在JDK中還真是不多見，為了個更形象化的讓大家理解這幾個核心參數(shù)，我們以多數(shù)人都經(jīng)歷過的春運(yùn)（北京——上海）來說明
| 序號 | 參數(shù)名稱 | 參數(shù)解釋 | 春運(yùn)形象說明 |
|---|---|---|---|
| 1 | corePoolSize | 表示常駐核心線程數(shù)，如果大于0，即使本地任務(wù)執(zhí)行完也不會被銷毀 | 日常固定的列車數(shù)輛（不管是不是春運(yùn)，都要有固定這些車次運(yùn)行） |
| 2 | maximumPoolSize | 表示線程池能夠容納可同時執(zhí)行的最大線程數(shù) | 春運(yùn)客流量大，臨時加車，加車后，總列車次數(shù)不能超過這個最大值，否則就會出現(xiàn)調(diào)度不開等問題 （結(jié)合workqueue） |
| 3 | keepAliveTime | 表示線程池中線程空閑的時間，當(dāng)空閑時間達(dá)到該值時，線程會被銷毀，只剩下 corePoolSize 個線程位置 | 春運(yùn)壓力過后，臨時的加車（如果空閑時間超過keepAliveTime）就會被撤掉，只保留日常固定的列車車次數(shù)量用于日常運(yùn)營 |
| 4 | unit | keepAliveTime 的時間單位，最終都會轉(zhuǎn)換成【納秒】，因為CPU的執(zhí)行速度杠杠滴 | keepAliveTime 的單位，春運(yùn)以【天】為計算單位 |
| 5 | workQueue | 當(dāng)請求的線程數(shù)大于 corePoolSize 時，線程進(jìn)入該阻塞隊列 | 春運(yùn)壓力異常大，（達(dá)到corePoolSize）也不能滿足要求，所有乘坐請求都會進(jìn)入該阻塞隊列中排隊, 隊列滿，還有額外請求，就需要加車了 |
| 6 | threadFactory | 顧名思義，線程工廠，用來生產(chǎn)一組相同任務(wù)的線程，同時也可以通過它增加前綴名，虛擬機(jī)棧分析時更清晰 | 比如（北京——上海）就屬于該段列車所有前綴，表明列車運(yùn)輸職責(zé) |
| 7 | handler | 執(zhí)行拒絕策略，當(dāng) workQueue 達(dá)到上限，同時也達(dá)到 maximumPoolSize 就要通過這個來處理，比如拒絕，丟棄等，這是一種限流的保護(hù)措施 | 當(dāng)workQueue排隊也達(dá)到隊列最大上線，maximumPoolSize 就要提示無票等拒絕策略了,因為我們不能加車了，當(dāng)前所有車次已經(jīng)滿負(fù)載 |
整體來看就是這樣：
試想，如果有請求就新建一趟列車，請求結(jié)束就“銷毀”這趟列車，頻繁往復(fù)這樣操作，這樣的代價肯定是不能接受的。
可以看到，使用線程池不但能完成手動創(chuàng)建線程可以做到的工作，同時也填補(bǔ)了手動線程不能做到的空白。歸納起來說，線程池的作用包括：
- 利用線程池管理并服用線程，控制最大并發(fā)數(shù)（手動創(chuàng)建線程很難得到保證）
- 實現(xiàn)任務(wù)線程隊列緩存策略和拒絕機(jī)制
- 實現(xiàn)某些與實踐相關(guān)的功能，如定時執(zhí)行，周期執(zhí)行等（比如列車指定時間運(yùn)行）
- 隔離線程環(huán)境，比如，交易服務(wù)和搜索服務(wù)在同一臺服務(wù)器上，分別開啟兩個線程池，交易線程的資源消耗明顯要大。因此，通過配置獨(dú)立的線程池，將較慢的交易服務(wù)與搜索服務(wù)個離開，避免個服務(wù)線程互相影響
相信到這里，你已經(jīng)了解線程池的基本思想了，在使用過程中還是有幾個注意事項要說明一下的
線程池使用思想/注意事項
不能忽略的線程池拒絕策略
我們很難準(zhǔn)確的預(yù)測未來的最大并發(fā)量，所以定制合理的拒絕策略是必不可少的步驟。默認(rèn)情況， ThreadPoolExecutor 提供了四種拒絕策略：
- AbortPolicy：默認(rèn)的拒絕策略，會 throw RejectedExecutionException 拒絕
- CallerRunsPolicy：提交任務(wù)的線程自己去執(zhí)行該任務(wù)
- DiscardOldestPolicy：丟棄最老的任務(wù)，其實就是把最早進(jìn)入工作隊列的任務(wù)丟棄，然后把新任務(wù)加入到工作隊列
- DiscardPolicy：相當(dāng)大膽的策略，直接丟棄任務(wù)，沒有任何異常拋出
不同的框架（Netty，Dubbo）都有不同的拒絕策略，我們也可以通過實現(xiàn) RejectedExecutionHandler 自定義的拒絕策略
對于采用何種策略，具體要看執(zhí)行的任務(wù)重要程度。如果是一些不重要任務(wù)，可以選擇直接丟棄；如果是重要任務(wù)，可以采用降級（所謂降級就是在服務(wù)無法正常提供功能的情況下，采取的補(bǔ)救措施。具體采用何種降級手段，這也是要看具體場景）處理，例如將任務(wù)信息插入數(shù)據(jù)庫或者消息隊列，啟用一個專門用作補(bǔ)償?shù)木€程池去進(jìn)行補(bǔ)償
沒有絕對的拒絕策略，只有適合那一個，但在設(shè)計過程中千萬不要忽略掉拒絕策略就可以
禁止使用Executors創(chuàng)建線程池
相信很多人都看到過這個問題（阿里巴巴Java開發(fā)手冊說明禁止使用 Executors 創(chuàng)建線程池），我把出處（P247）截圖在此：
Executors 大大的簡化了我們創(chuàng)建各種類型線程池的方式，為什么還不讓使用呢？
其實，只要你打開看看它的靜態(tài)方法參數(shù)就會明白了
- public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
- return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
- 0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
- new LinkedBlockingQueue
()); - }
傳入的workQueue 是一個邊界為 Integer.MAX_VALUE 隊列，我們也可以變相的稱之為無界隊列了，因為邊界太大了，這么大的等待隊列也是非常消耗內(nèi)存的
- /**
- * Creates a {@code LinkedBlockingQueue} with a capacity of
- * {@link Integer#MAX_VALUE}.
- */
- public LinkedBlockingQueue() {
- this(Integer.MAX_VALUE);
- }
另外該 ThreadPoolExecutor方法使用的是默認(rèn)拒絕策略（直接拒絕），但并不是所有業(yè)務(wù)場景都適合使用這個策略，當(dāng)很重要的請求過來直接選擇拒絕顯然是不合適的
- public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
- int maximumPoolSize,
- long keepAliveTime,
- TimeUnit unit,
- BlockingQueue
workQueue) { - this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,
- Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);
- }
總的來說，使用 Executors 創(chuàng)建的線程池太過于理想化，并不能滿足很多現(xiàn)實中的業(yè)務(wù)場景，所以要求我們通過 ThreadPoolExecutor來創(chuàng)建，并傳入合適的參數(shù)
總結(jié)
當(dāng)我們需要頻繁的創(chuàng)建線程時，我們要考慮到通過線程池統(tǒng)一管理線程資源，避免不可控風(fēng)險以及額外的開銷
了解了線程池的幾個核心參數(shù)概念后，我們也需要經(jīng)過調(diào)優(yōu)的過程來設(shè)置最佳線程參數(shù)值（這個過程時必不可少的）
線程池雖然彌補(bǔ)了手動創(chuàng)建線程的缺陷和空白，同時，合理的降級策略能大大增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性
阿里巴巴手冊都是前輩們無數(shù)填坑后總結(jié)的精華，你也應(yīng)該遵守相應(yīng)的指示，結(jié)合自己的實際業(yè)務(wù)場景，設(shè)定合適的參數(shù)來創(chuàng)建線程池
網(wǎng)頁題目：我會手動創(chuàng)建線程，為什么讓我使用線程池？
網(wǎng)頁URL：http://m.5511xx.com/article/ccspcee.html
