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見字如面,我是威哥,一個從普通二本院校畢業(yè),從未曾接觸分布式、微服務(wù)、高并發(fā)到通過技術(shù)分享實現(xiàn)職場蛻變，成長為RocketMQ社區(qū)優(yōu)秀布道師、大廠資深架構(gòu)師，出版《RocketMQ技術(shù)內(nèi)幕》一書，歡迎大家關(guān)注我，一起交流進步。

Java并發(fā)編程是大廠第一輪面試中的高頻面試題，而線程池又是其中的典型代表，本文將梳理關(guān)于線程池的工作機制，并提出靈魂之問：你對線程池的工作機制這么了解，那你在工作中是如何判斷一個線程池需要創(chuàng)建多少個線程的呢?

1、線程池基本工作原理與面試指南

1.1 java線程池的核心屬性

JAVA 線程池的核心屬性如下：

• int corePoolSize

核心線程數(shù)

• int maximumPoolSize

線程池最大線程數(shù)

• long keepAliveTime

線程保持活躍的時間

• TimeUnit unit

keepAliveTime 的時間單位

• BlockingQueue< Runnable > workQueue

任務(wù)擠壓隊列

• ThreadFactory threadFactory

線程創(chuàng)建工廠類

• RejectedExecutionHandler handler

拒絕策略

1.2 向線程池提交任務(wù)時線程創(chuàng)建過程

那當(dāng)用戶向線程池提交一個任務(wù)的時候，線程池會如何創(chuàng)建線程呢?

首先線程池會判斷當(dāng)前已創(chuàng)建的線程是否小于 corePoolSize (核心線程數(shù))，如果小于，則無論已創(chuàng)建的線程是否空閑，都會選擇創(chuàng)建一個新的線程來執(zhí)行該任務(wù)，直到已創(chuàng)建的線程等于核心線程數(shù)。

當(dāng)線程池中已創(chuàng)建的線程數(shù)等于核心核心線程數(shù)時，用戶繼續(xù)向線程池提交任務(wù)時，此時會先判斷任務(wù)隊列是否已滿：

1)如果任務(wù)隊列未滿，則將任務(wù)放入隊列中。

2)如果任務(wù)隊列已滿，則判斷當(dāng)前線程數(shù)量是否超過了最大線程數(shù)量，如果未超過，則創(chuàng)建一個新的線程來執(zhí)行該任務(wù)，如果線程池已創(chuàng)建的線程數(shù)量等最大線程數(shù)，則執(zhí)行拒絕策略。

溫馨提示：所以如果線程池使用的隊列無界隊列，最大線程數(shù)會變的沒有意義。

1.3 線程池的拒絕策略、使用場景

JUC 默認提供了如下拒絕策略：

• AbortPolicy

拒絕，直接拋出 RejectedExecutionException，默認值。

• CallerRunsPolicy

由調(diào)用線程直接運行任務(wù)的 run 方法，即異步轉(zhuǎn)同步。

• DiscardOldestPolicy

丟棄任務(wù)隊列中最先進入的任務(wù)。

• DiscardPolicy

拒絕了，就不執(zhí)行，“當(dāng)沒事人事”樣。

拒絕策略觸發(fā)的條件：線程池使用的是有界任務(wù)隊列時，才有可能被觸發(fā)，當(dāng)隊列已滿，并且線程池創(chuàng)建的線程已經(jīng)達到了最大允許的線程池時。

默認情況下，通常使用 AbortPolicy 即可。

CallerRunsPolicy 異步轉(zhuǎn)同步在出現(xiàn)拒絕的情況下其實意義不大，沒有想出其合適的場景，因為需要執(zhí)行拒絕策略的時候，已經(jīng)處理變慢了，再同步執(zhí)行任務(wù)，只會增加服務(wù)器的負載，不利于恢復(fù)問題。

DiscardOldestPolicy 這種策略，通常用于類似記錄軌跡，偶爾丟失點數(shù)據(jù)沒關(guān)系，但希望最新的數(shù)據(jù)能得到保存。

DiscardPolicy 策略，通常用來異步打印日志，直接忽略不執(zhí)行，期望保存舊的數(shù)據(jù)。

1.4 如何選擇阻塞隊列

阿里內(nèi)部的開源規(guī)范明確禁止使用無界隊列，如果使用無界隊列，任務(wù)會不受限制的往線程池中提交，有可能造成內(nèi)存溢出。

如果使用無界隊列，最大線程數(shù)這個參數(shù)將會失效，因為永遠也不會創(chuàng)建多于核心線程數(shù)量的線程。

1.5 線程池工廠有何實際用處

ThreadFactory threadFactory，線程池工廠，在使用線程池時，強烈推薦使用自己定義的線程工廠，這樣能為線程池中的線程進行命名，方便跟大家使用 jsatck 命令查看線程棧時，能快速識別對應(yīng)的線程。

1.6 keepAliveTime參數(shù)的作用

keepAliveTime ：通俗點來說，這個參數(shù)表示線程的最大空閑時間，即如果線程沒有在執(zhí)行任務(wù)，能存活的時間。

默認情況下，該參數(shù)只針對超過核心線程數(shù)(corePoolSize) 的線程,可通過將allowCoreThreadTimeOut設(shè)置為true，則核心線程數(shù)也會因為空閑而被關(guān)閉。

2、如何為線程池設(shè)置合適的線程

目前根據(jù)我看過的一些開源框架，設(shè)置多少個線程數(shù)量通常是根據(jù)應(yīng)用的類型：IO密集型、CPU密集型。

• IO密集型通常設(shè)置為2n+1，其中n為CPU核數(shù)
• CPU密集型通常設(shè)置為 n+1。

實際情況往往復(fù)雜的多，并不會按照這個進行設(shè)置，上面的公式通常適合框架類，例如netty,dubbo這種底層通訊框架通常會參考上述標(biāo)準進行設(shè)置。

關(guān)于在實際業(yè)務(wù)開發(fā)中，如何為一個線程池設(shè)置合適的線程呢?

其實對于IO密集型類型的應(yīng)用，網(wǎng)上還有一個公式：線程數(shù) = CPU核心數(shù)/(1-阻塞系數(shù))

引入了阻塞系數(shù)的概念，一般為0.8~0.9之間，

在我們的業(yè)務(wù)開發(fā)中，基本上都是IO密集型，因為往往都會去操作數(shù)據(jù)庫，訪問redis，es等存儲型組件，涉及到磁盤IO，網(wǎng)絡(luò)IO。

那什么場景下是CPU密集型呢?純計算類，例如計算圓周率的位數(shù)，當(dāng)然我們基本接觸不到。

IO密集型，可以考慮多設(shè)置一些線程，主要目的是可以增加IO的并發(fā)度，CPU密集型不宜設(shè)置過多線程，因為是會造成線程切換，反而損耗性能。

接下來我們以一個實際的場景來說明如何設(shè)置線程數(shù)量。

一個4C8G的機器上部署了一個MQ消費者，在RocketMQ的實現(xiàn)中，消費端也是用一個線程池來消費線程的，那這個線程數(shù)要怎么設(shè)置呢?

如果按照 2n + 1 的公式，線程數(shù)設(shè)置為 9個，但在我們實踐過程中發(fā)現(xiàn)如果增大線程數(shù)量，會顯著提高消息的處理能力，說明 2n + 1 對于業(yè)務(wù)場景來說，并不太合適。

如果套用 線程數(shù) = CPU核心數(shù)/(1-阻塞系數(shù)) 阻塞系數(shù)取 0.8 ，線程數(shù)為 20 。阻塞系數(shù)取 0.9，大概線程數(shù)40，20個線程數(shù)我覺得可以。

如果我們發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作耗時比較多，此時可以繼續(xù)提高阻塞系數(shù)，從而增大線程數(shù)量。

那我們怎么判斷需要增加更多線程呢?其實可以用jstack命令查看一下進程的線程棧，如果發(fā)現(xiàn)線程池中大部分線程都處于等待獲取任務(wù)，則說明線程夠用，如下圖所示：

如果大部分線程都處于運行狀態(tài)，可以繼續(xù)適當(dāng)調(diào)高線程數(shù)量。