| 好看請(qǐng)贊，養(yǎng)成習(xí)慣
你有一個(gè)思想愁铺，我有一個(gè)思想鹰霍，我們交換后，一個(gè)人就有兩個(gè)思想
If you can NOT explain it simply, you do NOT understand it well enough
現(xiàn)陸續(xù)將Demo代碼和技術(shù)文章整理在一起 Github實(shí)踐精選 茵乱，方便大家閱讀查看茂洒，本文同樣收錄在此，覺(jué)得不錯(cuò)似将，還請(qǐng)Star??
上一篇文章 面試問(wèn)我获黔，創(chuàng)建多少個(gè)線程合適蚀苛？我該怎么說(shuō) 從定性到定量的分析了如何創(chuàng)建正確個(gè)數(shù)的線程來(lái)最大化利用系統(tǒng)資源（其實(shí)就是幾道小學(xué)數(shù)學(xué)題）在验。通常來(lái)講，有了個(gè)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)傍身堵未，按需手動(dòng)創(chuàng)建相應(yīng)個(gè)數(shù)的線程就好
但是現(xiàn)實(shí)中腋舌，你也許聽(tīng)過(guò)或者被要求：
盡量避免手動(dòng)創(chuàng)建線程，應(yīng)使用線程池統(tǒng)一管理線程
為什么會(huì)有這樣的要求渗蟹？背后的道理又是怎樣的呢块饺？順著這個(gè)經(jīng)驗(yàn)理論來(lái)推斷，那肯定是手動(dòng)創(chuàng)建線程有缺點(diǎn)
手動(dòng)創(chuàng)建線程有什么缺點(diǎn)雌芽？
- 不受控風(fēng)險(xiǎn)
- 頻繁創(chuàng)建開(kāi)銷大
不受控風(fēng)險(xiǎn)
這個(gè)缺點(diǎn)授艰，相信你也可以說(shuō)出一二
系統(tǒng)資源有限，每個(gè)人針對(duì)不同業(yè)務(wù)都可以手動(dòng)創(chuàng)建線程世落，并且創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)不一樣（比如線程沒(méi)有名字）淮腾。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)，所有線程都在瘋狂搶占資源屉佳，無(wú)組織無(wú)紀(jì)律谷朝，混亂場(chǎng)面可想而知（出現(xiàn)問(wèn)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武花，為每個(gè)請(qǐng)求都創(chuàng)建一個(gè)線程圆凰，當(dāng)大量請(qǐng)求鋪面而來(lái)的時(shí)候，這好比一個(gè)正規(guī)木馬程序体箕，內(nèi)存被無(wú)情榨干耗盡（你無(wú)情专钉，你冷酷，你無(wú)理取鬧）
另外累铅，過(guò)多的線程自然也會(huì)引起上下文切換的開(kāi)銷
總的來(lái)說(shuō)驶沼，不受控風(fēng)險(xiǎn)很大
頻繁創(chuàng)建開(kāi)銷大
面試問(wèn)：頻繁手動(dòng)創(chuàng)建線程有什么問(wèn)題？
答：開(kāi)銷大
這貌似是一個(gè)不假思索就可以回答出來(lái)的正確答案争群。那我要繼續(xù)問(wèn)了
面試官：創(chuàng)建一個(gè)線程干了什么就開(kāi)銷大了回怜？和我們創(chuàng)建一個(gè)普通 Java 對(duì)象有什么差別？
答： ... 嗯...啊
按照常規(guī)理解 new Thread() 創(chuàng)建一個(gè)線程和 new Object() 沒(méi)有什么差別。Java中萬(wàn)物接對(duì)象玉雾，因?yàn)?Thread 的老祖宗也是 Object
如果你真是這么理解的翔试，說(shuō)明你對(duì)線程的生命周期還不是很理解，請(qǐng)回看之前的 Java線程生命周期這樣理解挺簡(jiǎn)單的
在這篇文章中我們明確說(shuō)明复旬，new Thread() 在操作系統(tǒng)層面并沒(méi)有創(chuàng)建新的線程垦缅，這是編程語(yǔ)言特有的。真正轉(zhuǎn)換為操作系統(tǒng)層面創(chuàng)建一個(gè)線程驹碍，還要調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核的API壁涎，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(shuō)，我們將二者做個(gè)對(duì)比：
new Object() 過(guò)程
Object obj = new Object();
當(dāng)我需要【對(duì)象】時(shí)志秃，我就會(huì)給自己 new 一個(gè)（不知你是否和我一樣）怔球，這個(gè)過(guò)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(duì)象
- 將內(nèi)存 M 的地址賦值給引用變量 obj
就是這么簡(jiǎn)單
創(chuàng)建一個(gè)線程的過(guò)程
上面已經(jīng)提到了，創(chuàng)建一個(gè)線程還要調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核API浮还。為了更好的理解創(chuàng)建并啟動(dòng)一個(gè)線程的開(kāi)銷竟坛，我們需要看看 JVM 在背后幫我們做了哪些事情：
- 它為一個(gè)線程棧分配內(nèi)存，該棧為每個(gè)線程方法調(diào)用保存一個(gè)棧幀
- 每一棧幀由一個(gè)局部變量數(shù)組钧舌、返回值担汤、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(huì)分配一個(gè)本機(jī)堆棧
- 每個(gè)線程獲得一個(gè)程序計(jì)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(gè)與Java線程對(duì)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(diǎn)抽象洼冻，用數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明創(chuàng)建一個(gè)線程（即便不干什么）需要多大空間呢崭歧？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(cè)試結(jié)果，19個(gè)線程撞牢，預(yù)留和提交的大概都是19000+KB率碾，平均每個(gè)線程大概需要 1M 左右的大小（Java11的結(jié)果完全不同普泡，這個(gè)大家自行測(cè)試吧）
相信到這里你已經(jīng)明白了播掷，對(duì)于性能要求嚴(yán)苛的現(xiàn)在，頻繁手動(dòng)創(chuàng)建/銷毀線程的代價(jià)是非常巨大的撼班，解決方案自然也是你知道的線程池了
什么是線程池歧匈？
你常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，實(shí)例池砰嘁，還有XX池件炉，OO池，各種池矮湘，都是一種池化（pooling）思想斟冕，簡(jiǎn)而言之就是為了最大化收益，并最小化風(fēng)險(xiǎn)缅阳，將資源統(tǒng)一在一起管理的思想
Java 也提供了它自己實(shí)現(xiàn)的線程池模型—— ThreadPoolExecutor磕蛇。套用上面池化的想象來(lái)說(shuō)，Java線程池就是為了最大化高并發(fā)帶來(lái)的性能提升，并最小化手動(dòng)創(chuàng)建線程的風(fēng)險(xiǎn)秀撇，將多個(gè)線程統(tǒng)一在一起管理的思想
為了了解這個(gè)管理思想超棺，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<Runnable> 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(jiàn)，為了個(gè)更形象化的讓大家理解這幾個(gè)核心參數(shù)呵燕，我們以多數(shù)人都經(jīng)歷過(guò)的春運(yùn)（北京——上海）來(lái)說(shuō)明
| 序號(hào) | 參數(shù)名稱 | 參數(shù)解釋 | 春運(yùn)形象說(shuō)明 |
|---|---|---|---|
| 1 | corePoolSize | 表示常駐核心線程數(shù)棠绘，如果大于0，即使本地任務(wù)執(zhí)行完也不會(huì)被銷毀 | 日常固定的列車數(shù)輛（不管是不是春運(yùn)再扭，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(shí)執(zhí)行的最大線程數(shù) | 春運(yùn)客流量大氧苍，臨時(shí)加車，加車后泛范，總列車次數(shù)不能超過(guò)這個(gè)最大值让虐，否則就會(huì)出現(xiàn)調(diào)度不開(kāi)等問(wèn)題 （結(jié)合workqueue） |
| 3 | keepAliveTime | 表示線程池中線程空閑的時(shí)間，當(dāng)空閑時(shí)間達(dá)到該值時(shí)敦跌，線程會(huì)被銷毀澄干，只剩下 corePoolSize 個(gè)線程位置 |
春運(yùn)壓力過(guò)后逛揩，臨時(shí)的加車（如果空閑時(shí)間超過(guò)keepAliveTime）就會(huì)被撤掉柠傍，只保留日常固定的列車車次數(shù)量用于日常運(yùn)營(yíng) |
| 4 | unit |
keepAliveTime 的時(shí)間單位，最終都會(huì)轉(zhuǎn)換成【納秒】辩稽，因?yàn)镃PU的執(zhí)行速度杠杠滴 |
keepAliveTime 的單位惧笛，春運(yùn)以【天】為計(jì)算單位 |
| 5 | workQueue | 當(dāng)請(qǐng)求的線程數(shù)大于 corePoolSize 時(shí)，線程進(jìn)入該阻塞隊(duì)列 |
春運(yùn)壓力異常大逞泄，（達(dá)到corePoolSize）也不能滿足要求患整，所有乘坐請(qǐng)求都會(huì)進(jìn)入該阻塞隊(duì)列中排隊(duì), 隊(duì)列滿，還有額外請(qǐng)求喷众，就需要加車了 |
| 6 | threadFactory | 顧名思義各谚，線程工廠，用來(lái)生產(chǎn)一組相同任務(wù)的線程到千，同時(shí)也可以通過(guò)它增加前綴名昌渤，虛擬機(jī)棧分析時(shí)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)行拒絕策略憔四，當(dāng) workQueue 達(dá)到上限膀息，同時(shí)也達(dá)到 maximumPoolSize 就要通過(guò)這個(gè)來(lái)處理，比如拒絕了赵，丟棄等潜支，這是一種限流的保護(hù)措施 |
當(dāng)workQueue排隊(duì)也達(dá)到隊(duì)列最大上線，maximumPoolSize 就要提示無(wú)票等拒絕策略了,因?yàn)槲覀儾荒芗榆嚵耸裂矗?dāng)前所有車次已經(jīng)滿負(fù)載 |
整體來(lái)看就是這樣：
試想冗酿，如果有請(qǐng)求就新建一趟列車，請(qǐng)求結(jié)束就“銷毀”這趟列車，頻繁往復(fù)這樣操作裁替，這樣的代價(jià)肯定是不能接受的鸠窗。
可以看到，使用線程池不但能完成手動(dòng)創(chuàng)建線程可以做到的工作胯究，同時(shí)也填補(bǔ)了手動(dòng)線程不能做到的空白稍计。歸納起來(lái)說(shuō)，線程池的作用包括：
- 利用線程池管理并服用線程裕循，控制最大并發(fā)數(shù)（手動(dòng)創(chuàng)建線程很難得到保證）
- 實(shí)現(xiàn)任務(wù)線程隊(duì)列緩存策略和拒絕機(jī)制
- 實(shí)現(xiàn)某些與實(shí)踐相關(guān)的功能臣嚣，如定時(shí)執(zhí)行，周期執(zhí)行等（比如列車指定時(shí)間運(yùn)行）
- 隔離線程環(huán)境剥哑，比如硅则，交易服務(wù)和搜索服務(wù)在同一臺(tái)服務(wù)器上，分別開(kāi)啟兩個(gè)線程池株婴，交易線程的資源消耗明顯要大怎虫。因此，通過(guò)配置獨(dú)立的線程池困介，將較慢的交易服務(wù)與搜索服務(wù)個(gè)離開(kāi)大审，避免個(gè)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座哩，在使用過(guò)程中還是有幾個(gè)注意事項(xiàng)要說(shuō)明一下的
線程池使用思想/注意事項(xiàng)
不能忽略的線程池拒絕策略
我們很難準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)未來(lái)的最大并發(fā)量徒扶，所以定制合理的拒絕策略是必不可少的步驟。默認(rèn)情況根穷， ThreadPoolExecutor 提供了四種拒絕策略：
AbortPolicy：默認(rèn)的拒絕策略姜骡，會(huì) 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(shí)就是把最早進(jìn)入工作隊(duì)列的任務(wù)丟棄屿良，然后把新任務(wù)加入到工作隊(duì)列
DiscardPolicy：相當(dāng)大膽的策略圈澈，直接丟棄任務(wù)，沒(méi)有任何異常拋出
不同的框架（Netty尘惧，Dubbo）都有不同的拒絕策略康栈，我們也可以通過(guò)實(shí)現(xiàn) RejectedExecutionHandler 自定義的拒絕策略
對(duì)于采用何種策略，具體要看執(zhí)行的任務(wù)重要程度褥伴。如果是一些不重要任務(wù)谅将，可以選擇直接丟棄；如果是重要任務(wù)重慢，可以采用降級(jí)（所謂降級(jí)就是在服務(wù)無(wú)法正常提供功能的情況下饥臂，采取的補(bǔ)救措施。具體采用何種降級(jí)手段似踱，這也是要看具體場(chǎng)景）處理隅熙，例如將任務(wù)信息插入數(shù)據(jù)庫(kù)或者消息隊(duì)列稽煤，啟用一個(gè)專門用作補(bǔ)償?shù)木€程池去進(jìn)行補(bǔ)償
沒(méi)有絕對(duì)的拒絕策略，只有適合那一個(gè)囚戚，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中千萬(wàn)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(guò)這個(gè)問(wèn)題（阿里巴巴Java開(kāi)發(fā)手冊(cè)說(shuō)明禁止使用 Executors 創(chuàng)建線程池）酵熙，我把出處（P247）截圖在此：
Executors 大大的簡(jiǎn)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驰坊？
其實(shí)匾二，只要你打開(kāi)看看它的靜態(tài)方法參數(shù)就會(huì)明白了
傳入的workQueue 是一個(gè)邊界為 Integer.MAX_VALUE 隊(duì)列，我們也可以變相的稱之為無(wú)界隊(duì)列了拳芙，因?yàn)檫吔缣罅瞬烀辏@么大的等待隊(duì)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(chǎng)景都適合使用這個(gè)策略舟扎，當(dāng)很重要的請(qǐng)求過(guò)來(lái)直接選擇拒絕顯然是不合適的
總的來(lái)說(shuō)分飞，使用 Executors 創(chuàng)建的線程池太過(guò)于理想化，并不能滿足很多現(xiàn)實(shí)中的業(yè)務(wù)場(chǎng)景睹限，所以要求我們通過(guò) ThreadPoolExecutor來(lái)創(chuàng)建譬猫，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(shí)，我們要考慮到通過(guò)線程池統(tǒng)一管理線程資源羡疗，避免不可控風(fēng)險(xiǎn)以及額外的開(kāi)銷
了解了線程池的幾個(gè)核心參數(shù)概念后染服，我們也需要經(jīng)過(guò)調(diào)優(yōu)的過(guò)程來(lái)設(shè)置最佳線程參數(shù)值（這個(gè)過(guò)程時(shí)必不可少的）
線程池雖然彌補(bǔ)了手動(dòng)創(chuàng)建線程的缺陷和空白，同時(shí)顺囊，合理的降級(jí)策略能大大增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性
阿里巴巴手冊(cè)都是前輩們無(wú)數(shù)填坑后總結(jié)的精華肌索，你也應(yīng)該遵守相應(yīng)的指示蕉拢，結(jié)合自己的實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景特碳，設(shè)定合適的參數(shù)來(lái)創(chuàng)建線程池
靈魂追問(wèn)
- 我們說(shuō)了這么多線程池的好，那使用線程池有哪些缺點(diǎn)或限制呢晕换？
- 為什么不建議所有業(yè)務(wù)共用一個(gè)線程池午乓？有什么缺點(diǎn)？
- 給線程池設(shè)置指定前綴闸准，有哪些方式益愈？
參考
感謝前輩們總結(jié)的精華，自己所寫(xiě)的并發(fā)系列好多都參考了以下資料
- Java 并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)
- Java 并發(fā)編程之美
- 碼出高效
- Java 并發(fā)編程的藝術(shù)
- ifeve
- 美團(tuán)技術(shù)團(tuán)隊(duì)
個(gè)人博客：https://dayarch.top
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