一蟋软、為什么要手動創(chuàng)建線程池？
我們之所以要手動創(chuàng)建線程池嗽桩，是因為 JDK 自帶的工具類所創(chuàng)建的線程池存在一定的弊端岳守，那究竟存在怎么樣的弊端呢？首先來回顧一下 JDK 中線程池框架的繼承關系：
我們最常用的線程池實現類是ThreadPoolExecutor(紅框里的那個)碌冶，首先我們來看一下它最通用的構造方法：
/**
* 各參數含義
* corePoolSize : 線程池中常駐的線程數量湿痢。核心線程數，默認情況下核心線程會一直存活扑庞，即使處于閑置狀態(tài)也不會
* 受存活時間 keepAliveTime 的限制蒙袍，除非將 allowCoreThreadTimeOut 設置為 true。
* maximumPoolSize : 線程池所能容納的最大線程數嫩挤。超過這個數的線程將被阻塞害幅。當任務隊列為沒有設置大小的
* LinkedBlockingQueue時，這個值無效岂昭。
* keepAliveTime : 當線程數量多于 corePoolSize 時以现，空閑線程的存活時長，超過這個時間就會被回收
* unit : keepAliveTime 的時間單位
* workQueue : 存放待處理任務的隊列
* threadFactory : 線程工廠
* handler : 拒絕策略约啊，拒絕無法接收添加的任務
*/
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) { ... ... }
使用 JDK 自帶的 Executors工具類 (圖中藍色框中的那個邑遏，這是獨立于線程池繼承關系圖的工具類，類似于 Collections 和 Arrays) 可以直接創(chuàng)建以下種類的線程池：
-
線程數量固定的線程池恰矩，此方法返回 ThreadPoolExecutor
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {... ...} -
單線程線程池记盒，此方法返回 ThreadPoolExecutor
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {... ...} -
可緩存線程的線程池，此方法返回 ThreadPoolExecutor
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {... ...} -
執(zhí)行定時任務的線程池外傅，此方法返回 ScheduledThreadPoolExecutor
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {... ...} -
可以拆分執(zhí)行子任務的線程池纪吮，此方法返回 ForkJoinPool
public static ExecutorService newWorkStealingPool() {... ...}
JDK 自帶工具類創(chuàng)建的線程池存在的問題
直接使用這些線程池雖然很方便，但是存在兩個比較大的問題：
-
有的線程池可以無限添加任務或線程萎胰，容易導致 OOM碾盟；
就拿我們最常用
FixedThreadPool和CachedThreadPool來說，前者的詳細創(chuàng)建方法如下：public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()); }可見其任務隊列用的是
LinkedBlockingQueue,且沒有指定容量技竟，相當于無界隊列冰肴，這種情況下就可以添加大量的任務，甚至達到Integer.MAX_VALUE的數量級，如果任務大量堆積熙尉，可能會導致 OOM联逻。而
CachedThreadPool的創(chuàng)建方法如下：public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>()); }這個雖然使用了有界隊列
SynchronousQueue，但是最大線程數設置成了Integer.MAX_VALUE检痰，這就意味著可以創(chuàng)建大量的線程包归，也有可能導致 OOM。 還有一個問題就是這些線程池的線程都是使用 JDK 自帶的線程工廠 (ThreadFactory)創(chuàng)建的攀细，線程名稱都是類似
pool-1-thread-1的形式，第一個數字是線程池編號爱态，第二個數字是線程編號谭贪，這樣很不利于系統(tǒng)異常時排查問題。
如果你安裝了“阿里編碼規(guī)約”的插件锦担，在使用Executors創(chuàng)建線程池時會出現以下警告信息：
為避免這些問題俭识，我們最好還是手動創(chuàng)建線程池。
二洞渔、 如何手動創(chuàng)建線程池
2.1 定制線程數量
首先要說明一點套媚，定制線程池的線程數并不是多么高深的學問，也不是說一旦線程數設定不合理磁椒，你的程序就無法運行堤瘤，而是要盡量避免以下兩種極端條件：
-
線程數量過大
這會導致過多的線程競爭稀缺的 CPU 和內存資源。CPU 核心的數量和計算能力是有限的浆熔，在分配不到 CPU 執(zhí)行時間的情況下本辐，線程只能處于空閑狀態(tài)。而在JVM 中医增，線程本身也是對象慎皱，也會占用內存，過多的空閑線程自然會浪費寶貴的內存空間叶骨。
-
線程數量過小
線程池存在的意義茫多，或者說并發(fā)編程的意義就是為了“壓榨”計算機的運算能力，說白了就是別讓 CPU 閑著忽刽。如果線程數量比 CPU 核心數量還小的話天揖，那么必定有 CPU 核心將處于空閑狀態(tài)，這是極大的浪費跪帝。
所以在實際開發(fā)中我們需要根據實際的業(yè)務場景合理設定線程池的線程數量宝剖，那又如何分析業(yè)務場景呢？我們的業(yè)務場景大致可以分為以下兩大類：
-
CPU (計算)密集型
這種場景需要大量的 CPU 計算歉甚，比如加密万细、計算 hash 等，最佳線程數為 (CPU 核心數 + 1)。比如8核 CPU赖钞，可以把線程數設置為 9腰素，這樣就足夠了，因為在 CPU 密集型的場景中雪营，每個線程都會在比較大的負荷下工作弓千，很少出現空閑的情況，正好每個線程對應一個 CPU 核心献起，然后不停地工作洋访，這樣就實現了最優(yōu)利用率。多出的一個線程起到了備胎的作用谴餐，在其他線程意外中斷時頂替上去姻政，確保 CPU 不中斷工作。其實也大可不必這么死板岂嗓，線程數量設置為 CPU 核心數的 1 到 2 倍都是可以接受的汁展。
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I/O 密集型
比如讀寫數據庫，讀寫文件或者網絡讀寫等場景厌殉。各種 I/O 設備 (比如磁盤)的速度是遠低于 CPU 執(zhí)行速度的食绿，所以在 I/O 密集型的場景下，線程大部分時間都在等待資源而非 CPU 時間片公罕，這樣的話一個 CPU 核心就可以應付很多線程了器紧，也就可以把線程數量設置大一點。線程具體數量的計算方法可以參考 Brain Goetz 的建議：
假設有以下變量：
- Nthreads = 線程數量
- Ncpu = CPU 核心數
- Ucpu = 期望的CPU 的使用率 楼眷，因為 CPU 可能還要執(zhí)行其他任務
- W = 線程的平均等待資源時間
- C = 線程平均使用 CPU 的計算時間
- W / C = 線程等待時間與計算時間的比率
這樣為了讓 CPU 達到期望的使用率品洛，最優(yōu)的線程數量計算公式如下：
Nthreads = Ncpu * Ucpu* ( 1 + W / C )
CPU 核心數可以通過以下方法獲取：
int N_CPUS = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
當然摩桶，除了 CPU桥状，線程數量還會受到很多其他因素的影響，比如內存和數據庫連接等硝清，需要具體問題具體分析辅斟。
2.2 使用可自定義線程名稱的線程工廠
這個就簡單多了，可以借助大名鼎鼎的谷歌開源工具庫 Guava芦拿，首先引入如下依賴：
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.google.guava/guava -->
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>28.2-jre</version>
</dependency>
然后我就可以使用其提供的ThreadFactoryBuilder類來創(chuàng)建線程工廠了士飒，Demo 如下：
public class ThreadPoolDemo {
// 線程數
public static final int THREAD_POOL_SIZE = 16;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 使用 ThreadFactoryBuilder 創(chuàng)建自定義線程名稱的 ThreadFactory
ThreadFactory namedThreadFactory = new ThreadFactoryBuilder()
.setNameFormat("hyn-demo-pool-%d").build();
// 創(chuàng)建線程池，其中任務隊列需要結合實際情況設置合理的容量
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(THREAD_POOL_SIZE,
THREAD_POOL_SIZE,
0L,
TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>(1024),
namedThreadFactory,
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
// 新建 1000 個任務蔗崎，每個任務是打印當前線程名稱
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
executor.execute(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName()));
}
// 優(yōu)雅關閉線程池
executor.shutdown();
executor.awaitTermination(1000L, TimeUnit.SECONDS);
// 任務執(zhí)行完畢后打印"Done"
System.out.println("Done");
}
}
控制臺打印結果如下：
... ...
hyn-demo-pool-2
hyn-demo-pool-6
hyn-demo-pool-13
hyn-demo-pool-12
hyn-demo-pool-15
Done
可見這樣的線程名稱相比pool-1-thread-1更有辨識度酵幕，可以為不同用途的線程池設定不同的名稱，便于系統(tǒng)出故障時排查問題缓苛。
三芳撒、總結
本文為大家介紹了手動創(chuàng)建線程池的詳細方法，不過這些都是理論性的內容，而多線程編程是非常注重實踐的一門學問笔刹，在實際生產環(huán)境中要綜合考慮各種因素并不斷嘗試芥备，才能實現最佳實踐。
