對線程池的誤解

很長一段時間里我一直以為java線程池是為了提高多線程下創建線程的效率。創建好一些線程并緩存在線程池里，后面來了請求（Runnable）就 從連接池中取出一個線程處理請求；這樣就避免了每次創建一個新Thread對象。直到前段時間我看到一篇Neal Gafter（和Joshua Bloch合著了《Java Puzzlers》，現任職于微軟，主要從事.NET語言方面的工作）的訪談，里面有這么一段談話（http://www.infoq.com/cn/articles/neal-gafter-on-java）：

乍一看，大神的思路就是不一樣：java線程池是為了防止java線程占用太多資源？

雖然是java大神的訪談，但是也不能什么都信，你說占資源就占資源？還是得寫測試用例測一下。

首先驗證下我的理解：

java線程池和創建java線程哪個效率高？

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(); 
        } 
    } 
} 

這里使用Executors.newFixedThreadPool(100)是為了控制線程池的核心連接數和***連接數一樣大，都為100。

我的機子上的測試結果：

testThreadPool:31
testNewThread:624

可以看到，使用線程池處理10000個請求的處理時間為31ms，而每次啟用新線程的處理時間為624ms。

好了，使用線程池確實要比每次都創建新線程要快一些；但是testNewThread一共耗時624ms，算下平均每次請求的耗時為：

624ms/10000=62.4us

每次創建并啟動線程的時間為62.4微秒。根據80/20原理，這點兒時間根本可以忽略不計。所以線程池并不是為了效率設計的。

java線程池是為了節約資源？

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創建一個新線程處理請求，然后默認每個請求的處理時間為1000ms。而在我的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

為什么會拋OOM Error呢？因為jvm會為每個線程分配一定內存（JDK5.0以后每個線程堆棧大小為1M,以前每個線程堆棧大小為256K，也可以通過jvm參數-Xss來設置），所以當線程數達到一定數量時就報了該error。

設想如果不使用java線程池，而為每個請求都創建一個新線程來處理該請求，當請求量達到一定數量時一定會內存溢出的；而我們使用java線程池的話，線程數量一定會<=maximumPoolSize（線程池的***線程數），所以設置合理的話就不會造成內存溢出。

現在問題明朗了：java線程池是為了防止內存溢出，而不是為了加快效率。

淺談java線程池

上文介紹了java線程池啟動太多會造成OOM，使用java線程池也應該設置合理的線程數數量；否則應用可能十分不穩定。然而該如何設置這個數量呢？我們可以通過這個公式來計算：

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

• MaxProcessMemory     進程***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***的尋址空間，當然也不能超過虛擬內存和物理內存的總和。關于不同系統的進程可尋址的***空間，可參考下面表格：

JVMMemory

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

ReservedOsMemory

ReservedOSMemory：Native heap，即JNI調用方法所占用的內存。

ThreadStackSize

ThreadStackSize：線程棧的大小，JDK5.0以后每個線程堆棧大小默認為1M,以前每個線程堆棧大小為256K；可以通過jvm參數-Xss來設置；注意-Xss是jvm的非標準參數，不強制所有平臺的jvm都支持。

如何調大線程數？

如果程序需要大量的線程，現有的設置不能達到要求，那么可以通過修改MaxProcessMemory，JVMMemory，ThreadStackSize這三個因素，來增加能創建的線程數：

• MaxProcessMemory 使用64位操作系統

• JVMMemory   減少JVMMemory的分配

• ThreadStackSize  減小單個線程的棧大小