淺談java線程池

熟悉java多線程的朋友必定十分瞭解java的線程池，jdk中的核心實現類爲java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor。你們可能瞭解到它的原理，甚至看過它的源碼；可是就像我同樣，你們可能對它的做用存在誤解。。。如今問題來了，jdk爲何要提供java線程池？使用java線程池對於每次都建立一個新Thread有什麼優點？

對線程池的誤解

很長一段時間裏我一直覺得java線程池是爲了提升多線程下建立線程的效率。建立好一些線程並緩存在線程池裏，後面來了請求（Runnable）就從鏈接池中取出一個線程處理請求；這樣就避免了每次建立一個新Thread對象。直到前段時間我看到一篇Neal Gafter（和Joshua Bloch合著了《Java Puzzlers》，現任職於微軟，主要從事.NET語言方面的工做）的訪談，裏面有這麼一段談話（http://www.infoq.com/cn/articles/neal-gafter-on-java）：

乍一看，大神的思路就是不同：java線程池是爲了防止java線程佔用太多資源？

雖然是java大神的訪談，可是也不能什麼都信，你說佔資源就佔資源？仍是得寫測試用例測一下。

首先驗證下個人理解：

java線程池和建立java線程哪一個效率高？

直接上測試用例：

public class ThreadPoolTest extends TestCase {
    private static final int COUNT = 10000;

    public void testThreadPool() throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(COUNT);
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
        long bg = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
	    Runnable command = new TestRunnable(countDownLatch);
	    executorService.execute(command);
        }
        countDownLatch.await();
        System.out.println("testThreadPool:" + (System.currentTimeMillis() - bg));
    }

    public void testNewThread() throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(COUNT);
        long bg = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
	    Runnable command = new TestRunnable(countDownLatch);
	    Thread thread = new Thread(command);
	    thread.start();
        }
        countDownLatch.await();
        System.out.println("testNewThread:" + (System.currentTimeMillis() - bg));
    }

    private static class TestRunnable implements Runnable {
        private final CountDownLatch countDownLatch;

        TestRunnable(CountDownLatch countDownLatch) {
	    this.countDownLatch = countDownLatch;
        }

        @Override
        public void run() {
	    countDownLatch.countDown();
        }
    }
}

這裏使用Executors.newFixedThreadPool(100)是爲了控制線程池的核心鏈接數和最大鏈接數同樣大，都爲100。

個人機子上的測試結果：

testThreadPool:31
testNewThread:624

能夠看到，使用線程池處理10000個請求的處理時間爲31ms，而每次啓用新線程的處理時間爲624ms。

好了，使用線程池確實要比每次都建立新線程要快一些；可是testNewThread一共耗時624ms，算下平均每次請求的耗時爲：

624ms/10000=62.4us

每次建立並啓動線程的時間爲62.4微秒。根據80/20原理，這點兒時間根本能夠忽略不計。因此線程池並非爲了效率設計的。

java線程池是爲了節約資源？

再上測試用例：

public class ThreadPoolTest extends TestCase {
    public void testThread() throws InterruptedException {
        int i = 1;
        while (true) {
	    Runnable command = new TestRunnable();
	    Thread thread = new Thread(command);
	    thread.start();
	    System.out.println(i++);
        }
    }

    private static class TestRunnable implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
	    try {
	        Thread.sleep(1000);
	    } catch (InterruptedException e) {
	        e.printStackTrace();
	    }
        }
    }
}

以上用例模擬每次請求都建立一個新線程處理請求，而後默認每一個請求的處理時間爲1000ms。而在個人機子上當請求數達到1096時會內存溢出：

java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

爲何會拋OOM Error呢？由於jvm會爲每一個線程分配必定內存（JDK5.0之後每一個線程堆棧大小爲1M,之前每一個線程堆棧大小爲256K，也能夠經過jvm參數-Xss來設置），因此當線程數達到必定數量時就報了該error。

設想若是不使用java線程池，而爲每一個請求都建立一個新線程來處理該請求，當請求量達到必定數量時必定會內存溢出的；而咱們使用java線程池的話，線程數量必定會<=maximumPoolSize（線程池的最大線程數），因此設置合理的話就不會形成內存溢出。

如今問題明朗了：java線程池是爲了防止內存溢出，而不是爲了加快效率。

淺談java線程池

上文介紹了java線程池啓動太多會形成OOM，使用java線程池也應該設置合理的線程數數量；不然應用可能十分不穩定。然而該如何設置這個數量呢？咱們能夠經過這個公式來計算：

(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory) / (ThreadStackSize) = Max number of threads

• MaxProcessMemory     進程最大的內存
  

• JVMMemory                 JVM內存

• ReservedOsMemory     JVM的本地內存
  

• ThreadStackSize            線程棧的大小

MaxProcessMemory

MaxProcessMemory：進程最大的尋址空間，固然也不能超過虛擬內存和物理內存的總和。關於不一樣系統的進程可尋址的最大空間，可參考下面表格：

Maximum Address Space Per Process
Operating System	Maximum Address Space Per Process
Redhat Linux 32 bit	2 GB
Redhat Linux 64 bit	3 GB
Windows 98/2000/NT/Me/XP	2 GB
Solaris x86 (32 bit)	4 GB
Solaris 32 bit	4 GB
Solaris 64 bit	Terabytes

JVMMemory

JVMMemory: Heap + PermGen，即堆內存和永久代內存和（注意，不包括本地內存）。

ReservedOsMemory

ReservedOSMemory：Native heap，即JNI調用方法所佔用的內存。

ThreadStackSize

ThreadStackSize：線程棧的大小，JDK5.0之後每一個線程堆棧大小默認爲1M,之前每一個線程堆棧大小爲256K；能夠經過jvm參數-Xss來設置；注意-Xss是jvm的非標準參數，不強制全部平臺的jvm都支持。

如何調大線程數？

若是程序須要大量的線程，現有的設置不能達到要求，那麼能夠經過修改MaxProcessMemory，JVMMemory，ThreadStackSize這三個因素，來增長能建立的線程數：

• MaxProcessMemory 使用64位操做系統
  

• JVMMemory   減小JVMMemory的分配
  

• ThreadStackSize  減少單個線程的棧大小