好看請(qǐng)贊，養(yǎng)成習(xí)慣

•   你有一個(gè)思想，我有一個(gè)思想，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

上一篇文章 面試問我，創(chuàng)建多少個(gè)線程合適？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）。通常來(lái)講，有了個(gè)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)傍身，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，你也許聽過或者被要求：

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？背后的道理又是怎樣的呢？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)？

1.  不受控風(fēng)險(xiǎn)
2.  頻繁創(chuàng)建開銷大

不受控風(fēng)險(xiǎn)

這個(gè)缺點(diǎn)，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，并且創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)不一樣（比如線程沒有名字）。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)，所有線程都在瘋狂搶占資源，無(wú)組織無(wú)紀(jì)律，混亂場(chǎng)面可想而知（出現(xiàn)問題，自然也就不可能輕易的發(fā)現(xiàn)和解決）

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如果有位神奇的小伙伴，為每個(gè)請(qǐng)求都創(chuàng)建一個(gè)線程，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，內(nèi)存被無(wú)情榨干耗盡（你無(wú)情，你冷酷，你無(wú)理取鬧）

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另外，過多的線程自然也會(huì)引起上下文切換的開銷

總的來(lái)說(shuō)，不受控風(fēng)險(xiǎn)很大

頻繁創(chuàng)建開銷大

面試問： 頻繁手動(dòng)創(chuàng)建線程有什么問題？

答： 開銷大

這貌似是一個(gè)不假思索就可以回答出來(lái)的正確答案。那我要繼續(xù)問了

面試官： 創(chuàng)建一個(gè)線程干了什么就開銷大了？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() 沒有什么差別。Java中萬(wàn)物接對(duì)象，因?yàn)?Thread 的老祖宗也是 Object

如果你真是這么理解的，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，new Thread() 在操作系統(tǒng)層面并沒有創(chuàng)建新的線程，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，還要調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核的API，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() 過程

Object obj = new Object(); 

當(dāng)我需要【對(duì)象】時(shí)，我就會(huì)給自己 new 一個(gè)（不知你是否和我一樣），這個(gè)過程你應(yīng)該很熟悉了：

1.  分配一塊內(nèi)存 M
2.  在內(nèi)存 M 上初始化該對(duì)象
3.  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。為了更好的理解創(chuàng)建并啟動(dòng)一個(gè)線程的開銷，我們需要看看 JVM 在背后幫我們做了哪些事情：

1.  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
2.  每一棧幀由一個(gè)局部變量數(shù)組、返回值、操作數(shù)堆棧和常量池組成
3.  一些支持本機(jī)方法的 jvm 也會(huì)分配一個(gè)本機(jī)堆棧
4.  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
5.  系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)與Java線程對(duì)應(yīng)的本機(jī)線程
6.  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
7.  線程共享堆和方法區(qū)域

這段描述稍稍有點(diǎn)抽象，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？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，預(yù)留和提交的大概都是19000+KB，平均每個(gè)線程大概需要 1M 左右的大?。↗ava11的結(jié)果完全不同，這個(gè)大家自行測(cè)試吧）

相信到這里你已經(jīng)明白了，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，解決方案自然也是你知道的線程池了

什么是線程池？

你常見的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，實(shí)例池，還有XX池，OO池，各種池，都是一種池化（pooling）思想，簡(jiǎn)而言之就是為了最大化收益，并最小化風(fēng)險(xiǎn)，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。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)，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，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，為了個(gè)更形象化的讓大家理解這幾個(gè)核心參數(shù)，我們以多數(shù)人都經(jīng)歷過的春運(yùn)（北京——上海）來(lái)說(shuō)明

整體來(lái)看就是這樣：

試想，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，這樣的代價(jià)肯定是不能接受的。

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，同時(shí)也填補(bǔ)了手動(dòng)線程不能做到的空白。歸納起來(lái)說(shuō)，線程池的作用包括：

1.  利用線程池管理并服用線程，控制最大并發(fā)數(shù)（手動(dòng)創(chuàng)建線程很難得到保證）
2.  實(shí)現(xiàn)任務(wù)線程隊(duì)列緩存策略和拒絕機(jī)制
3.  實(shí)現(xiàn)某些與實(shí)踐相關(guān)的功能，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）
4.  隔離線程環(huán)境，比如，交易服務(wù)和搜索服務(wù)在同一臺(tái)服務(wù)器上，分別開啟兩個(gè)線程池，交易線程的資源消耗明顯要大。因此，通過配置獨(dú)立的線程池，將較慢的交易服務(wù)與搜索服務(wù)個(gè)離開，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，在使用過程中還是有幾個(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，所以定制合理的拒絕策略是必不可少的步驟。默認(rèn)情況， ThreadPoolExecutor 提供了四種拒絕策略：

1.  AbortPolicy：默認(rèn)的拒絕策略，會(huì) throw RejectedExecutionException 拒絕
2.  CallerRunsPolicy：提交任務(wù)的線程自己去執(zhí)行該任務(wù)
3.  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，然后把新任務(wù)加入到工作隊(duì)列
4.  DiscardPolicy：相當(dāng)大膽的策略，直接丟棄任務(wù)，沒有任何異常拋出

不同的框架（Netty，Dubbo）都有不同的拒絕策略，我們也可以通過實(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。如果是一些不重要任務(wù)，可以選擇直接丟棄；如果是重要任務(wù)，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，采取的補(bǔ)救措施。具體采用何種降級(jí)手段，這也是要看具體場(chǎng)景）處理，例如將任務(wù)信息插入數(shù)據(jù)庫(kù)或者消息隊(duì)列，啟用一個(gè)專門用作補(bǔ)償?shù)木€程池去進(jìn)行補(bǔ)償

沒有絕對(duì)的拒絕策略，只有適合那一個(gè)，但在設(shè)計(jì)過程中千萬(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這個(gè)問題（阿里巴巴Java開發(fā)手冊(cè)說(shuō)明禁止使用 Executors 創(chuàng)建線程池），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？

其實(shí)，只要你打開看看它的靜態(tài)方法參數(shù)就會(huì)明白了 

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {  
        return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,  
                                      0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>());  
    } 

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，因?yàn)檫吔缣罅?，這么大的等待隊(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，當(dāng)很重要的請(qǐng)求過來(lái)直接選擇拒絕顯然是不合適的 

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,  
                              int maximumPoolSize,  
                              long keepAliveTime,  
                              TimeUnit unit,  
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue) {  
        this(corePoolSize, maximumPoolSize, keepAliveTime, unit, workQueue,  
             Executors.defaultThreadFactory(), defaultHandler);  
    } 

總的來(lái)說(shuō)，使用 Executors 創(chuàng)建的線程池太過于理想化，并不能滿足很多現(xiàn)實(shí)中的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，所以要求我們通過 ThreadPoolExecutor來(lái)創(chuàng)建，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)，我們要考慮到通過線程池統(tǒng)一管理線程資源，避免不可控風(fēng)險(xiǎn)以及額外的開銷

了解了線程池的幾個(gè)核心參數(shù)概念后，我們也需要經(jīng)過調(diào)優(yōu)的過程來(lái)設(shè)置最佳線程參數(shù)值（這個(gè)過程時(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)，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，你也應(yīng)該遵守相應(yīng)的指示，結(jié)合自己的實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景，設(shè)定合適的參數(shù)來(lái)創(chuàng)建線程池