引導(dǎo)語(yǔ)

ThreadPoolExecutor 初始化時(shí)，主要有如下幾個(gè)參數(shù)：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
                          TimeUnit unit,
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                          ThreadFactory threadFactory,
                          RejectedExecutionHandler handler) {

大家對(duì)這幾個(gè)參數(shù)應(yīng)該都很熟悉了，雖然參數(shù)很少，但實(shí)際工作中卻有很多門道，大多數(shù)的問(wèn)題主要集中在線程大小的設(shè)置，隊(duì)列大小的設(shè)置兩方面上，接下來(lái)我們一起看看工作中，如何初始化 ThreadPoolExecutor。

1、coreSize == maxSize

我相信很多人都看過(guò)，或自己寫(xiě)過(guò)這樣的代碼：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 600000L, TimeUnit.DAYS,
                                                     new LinkedBlockingQueue());

這行代碼主要展示了在初始化 ThreadPoolExecutor 的時(shí)候，coreSize 和 maxSize 是相等的，這樣設(shè)置的話，隨著請(qǐng)求的不斷增加，會(huì)是這樣的現(xiàn)象：

• 請(qǐng)求數(shù) < coreSize 時(shí)，新增線程；
• 請(qǐng)求數(shù) >= coreSize && 隊(duì)列不滿時(shí)，添加任務(wù)入隊(duì)；
• 隊(duì)列滿時(shí)，此時(shí)因?yàn)?coreSize 和 maxSize 相等，任務(wù)會(huì)被直接拒絕。

這么寫(xiě)的最大目的：是想讓線程一下子增加到 maxSize，并且不要回收線程，防止線程回收，避免不斷增加回收的損耗，一般來(lái)說(shuō)業(yè)務(wù)流量都有波峰低谷，在流量低谷時(shí)，線程不會(huì)被回收；流量波峰時(shí)，maxSize 的線程可以應(yīng)對(duì)波峰，不需要慢慢初始化到 maxSize 的過(guò)程。

這樣設(shè)置有兩個(gè)前提條件：

allowCoreThreadTimeOut 我們采取默認(rèn) false，而不會(huì)主動(dòng)設(shè)置成 true，allowCoreThreadTimeOut 是 false 的話，當(dāng)線程空閑時(shí)，就不會(huì)回收核心線程；

keepAliveTime 和 TimeUnit 我們都會(huì)設(shè)置很大，這樣線程空閑的時(shí)間就很長(zhǎng)，線程就不會(huì)輕易的被回收。

我們現(xiàn)在機(jī)器的資源都是很充足的，我們不用去擔(dān)心線程空閑會(huì)浪費(fèi)機(jī)器的資源，所以這種寫(xiě)法目前是很常見(jiàn)的。

2、maxSize 無(wú)界 + SynchronousQueue

在線程池選擇隊(duì)列時(shí)，我們也會(huì)看到有同學(xué)選擇 SynchronousQueue，SynchronousQueue 我們?cè)?《SynchronousQueue 源碼解析》章節(jié)有說(shuō)過(guò)，其內(nèi)部有堆棧和隊(duì)列兩種形式，默認(rèn)是堆棧的形式，其內(nèi)部是沒(méi)有存儲(chǔ)的容器的，放元素和拿元素是一一對(duì)應(yīng)的，比如我使用 put 方法放元素，如果此時(shí)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的 take 操作的話，put 操作就會(huì)阻塞，需要有線程過(guò)來(lái)執(zhí)行 take 操作后，put 操作才會(huì)返回。

基于此特點(diǎn)，如果要使用 SynchronousQueue 的話，我們需要盡量將 maxSize 設(shè)置大一點(diǎn)，這樣就可以接受更多的請(qǐng)求。

假設(shè)我們?cè)O(shè)置 maxSize 是 10 的話，選擇 SynchronousQueue 隊(duì)列，假設(shè)所有請(qǐng)求都執(zhí)行 put 操作，沒(méi)有請(qǐng)求執(zhí)行 take 操作，前 10 個(gè) put 請(qǐng)求會(huì)消耗 10 個(gè)線程，都阻塞在 put 操作上，第 11 個(gè)請(qǐng)求過(guò)來(lái)后，請(qǐng)求就會(huì)被拒絕，所以我們才說(shuō)盡量把 maxSize 設(shè)置大一點(diǎn)，防止請(qǐng)求被拒絕。

maxSize 無(wú)界 + SynchronousQueue 這樣的組合方式優(yōu)缺點(diǎn)都很明顯：

優(yōu)點(diǎn)：

當(dāng)任務(wù)被消費(fèi)時(shí)，才會(huì)返回，這樣請(qǐng)求就能夠知道當(dāng)前請(qǐng)求是已經(jīng)在被消費(fèi)了，如果是其他的隊(duì)列的話，我們只知道任務(wù)已經(jīng)被提交成功了，但無(wú)法知道當(dāng)前任務(wù)是在被消費(fèi)中，還是正在隊(duì)列中堆積。

缺點(diǎn)：

比較消耗資源，大量請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，我們會(huì)新建大量的線程來(lái)處理請(qǐng)求；

如果請(qǐng)求的量難以預(yù)估的話，maxSize 的大小也很難設(shè)置。

3、maxSize 有界 + Queue 無(wú)界

在一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求不大，但流量忽高忽低的場(chǎng)景下，可以使用 maxSize 有界 + Queue 無(wú)界的組合方式。

比如我們?cè)O(shè)置 maxSize 為 20，Queue 選擇默認(rèn)構(gòu)造器的 LinkedBlockingQueue，這樣做的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

優(yōu)點(diǎn)：

電腦 cpu 固定的情況下，每秒能同時(shí)工作的線程數(shù)是有限的，此時(shí)開(kāi)很多的線程其實(shí)也是浪費(fèi)，還不如把這些請(qǐng)求放到隊(duì)列中去等待，這樣可以減少線程之間的 CPU 的競(jìng)爭(zhēng)；

LinkedBlockingQueue 默認(rèn)構(gòu)造器構(gòu)造出來(lái)的鏈表的最大容量是 Integer 的最大值，非常適合流量忽高忽低的場(chǎng)景，當(dāng)流量高峰時(shí)，大量的請(qǐng)求被阻塞在隊(duì)列中，讓有限的線程可以慢慢消費(fèi)。

缺點(diǎn)：

流量高峰時(shí)，大量的請(qǐng)求被阻塞在隊(duì)列中，對(duì)于請(qǐng)求的實(shí)時(shí)性難以保證，所以當(dāng)對(duì)請(qǐng)求的實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)景，不能使用該組合。

4、maxSize 有界 + Queue 有界

這種組合是對(duì) 3 缺點(diǎn)的補(bǔ)充，我們把隊(duì)列從無(wú)界修改成有界，只要排隊(duì)的任務(wù)在要求的時(shí)間內(nèi)，能夠完成任務(wù)即可。

這種組合需要我們把線程和隊(duì)列的大小進(jìn)行配合計(jì)算，保證大多數(shù)請(qǐng)求都可以在要求的時(shí)間內(nèi)，有響應(yīng)返回。

5、keepAliveTime 設(shè)置無(wú)窮大

有些場(chǎng)景下我們不想讓空閑的線程被回收，于是就把 keepAliveTime 設(shè)置成 0，實(shí)際上這種設(shè)置是錯(cuò)誤的，當(dāng)我們把 keepAliveTime 設(shè)置成 0 時(shí)，線程使用 poll 方法在隊(duì)列上進(jìn)行超時(shí)阻塞時(shí)，會(huì)立馬返回 null，也就是空閑線程會(huì)立馬被回收。

所以如果我們想要空閑的線程不被回收，我們可以設(shè)置 keepAliveTime 為無(wú)窮大值，并且設(shè)置 TimeUnit 為時(shí)間的大單位，比如我們?cè)O(shè)置 keepAliveTime 為 365，TimeUnit 為 TimeUnit.DAYS，意思是線程空閑 1 年內(nèi)都不會(huì)被回收。

在實(shí)際的工作中，機(jī)器的內(nèi)存一般都?jí)虼?，我們合理設(shè)置 maxSize 后，即使線程空閑，我們也不希望線程被回收，我們常常也會(huì)設(shè)置 keepAliveTime 為無(wú)窮大。

6、線程池的公用和獨(dú)立

在實(shí)際工作中，某一個(gè)業(yè)務(wù)下的所有場(chǎng)景，我們都不會(huì)公用一個(gè)線程池，一般有以下幾個(gè)原則：

查詢和寫(xiě)入不公用線程池，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一般來(lái)說(shuō)，查詢量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于寫(xiě)入的量，如果查詢和寫(xiě)入都要走線程池的話，我們一定不要公用線程池，也就是說(shuō)查詢走查詢的線程池，寫(xiě)入走寫(xiě)入的線程池，如果公用的話，當(dāng)查詢量很大時(shí)，寫(xiě)入的請(qǐng)求可能會(huì)到隊(duì)列中去排隊(duì)，無(wú)法及時(shí)被處理；

多個(gè)寫(xiě)入業(yè)務(wù)場(chǎng)景看情況是否需要公用線程池，原則上來(lái)說(shuō)，每個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景都獨(dú)自使用自己的線程池，絕不共用，這樣在業(yè)務(wù)治理、限流、熔斷方面都比較容易，一旦多個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景公用線程池，可能就會(huì)造成業(yè)務(wù)場(chǎng)景之間的互相影響，現(xiàn)在的機(jī)器內(nèi)存都很大，每個(gè)寫(xiě)入業(yè)務(wù)場(chǎng)景獨(dú)立使用自己的線程池也是比較合理的；

多個(gè)查詢業(yè)務(wù)場(chǎng)景是可以公用線程池的，查詢的請(qǐng)求一般來(lái)說(shuō)有幾個(gè)特點(diǎn)：查詢的場(chǎng)景多、rt 時(shí)間短、查詢的量比較大，如果給每個(gè)查詢場(chǎng)景都弄一個(gè)單獨(dú)的線程池的話，第一個(gè)比較耗資源，第二個(gè)很難定義線程池中線程和隊(duì)列的大小，比較復(fù)雜，所以多個(gè)相似的查詢業(yè)務(wù)場(chǎng)景是可以公用線程池的。

7、如何算線程大小和隊(duì)列大小

在實(shí)際的工作中，我們使用線程池時(shí)，需要慎重考慮線程的大小和隊(duì)列的大小，主要從幾個(gè)方面入手：

• 根據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行考慮，初始化線程池時(shí)，我們需要考慮所有業(yè)務(wù)涉及的線程池，如果目前所有的業(yè)務(wù)同時(shí)都有很大流量，那么在對(duì)于當(dāng)前業(yè)務(wù)設(shè)置線程池時(shí)，我們盡量把線程大小、隊(duì)列大小都設(shè)置小，如果所有業(yè)務(wù)基本上都不會(huì)同時(shí)有流量，那么就可以稍微設(shè)置大一點(diǎn)；
• 根據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性要求，如果實(shí)時(shí)性要求高的話，我們把隊(duì)列設(shè)置小一點(diǎn)，coreSize == maxSize，并且設(shè)置 maxSize 大一點(diǎn)，如果實(shí)時(shí)性要求低的話，就可以把隊(duì)列設(shè)置大一點(diǎn)。

假設(shè)現(xiàn)在機(jī)器上某一時(shí)間段只會(huì)運(yùn)行一種業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性要求較高，每個(gè)請(qǐng)求的平均 rt 是 200ms，請(qǐng)求超時(shí)時(shí)間是 2000ms，機(jī)器是 4 核 CPU，內(nèi)存 16G，一臺(tái)機(jī)器的 qps 是 100，這時(shí)候我們可以模擬一下如何設(shè)置：

4 核 CPU，假設(shè) CPU 能夠跑滿，每個(gè)請(qǐng)求的 rt 是 200ms，就是 200 ms 能執(zhí)行 4 條請(qǐng)求，2000ms 內(nèi)能執(zhí)行 2000/200 * 4 = 40 條請(qǐng)求；

200 ms 能執(zhí)行 4 條請(qǐng)求，實(shí)際上 4 核 CPU 的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這個(gè)，我們可以拍腦袋加 10 條，也就是說(shuō) 2000ms 內(nèi)預(yù)估能夠執(zhí)行 50 條；

一臺(tái)機(jī)器的 qps 是 100，此時(shí)我們計(jì)算一臺(tái)機(jī)器 2 秒內(nèi)最多處理 50 條請(qǐng)求，所以此時(shí)如果不進(jìn)行 rt 優(yōu)化的話，我們需要加至少一臺(tái)機(jī)器。

線程池可以大概這么設(shè)置：

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(15, 15, 365L, TimeUnit.DAYS,
                                                     new LinkedBlockingQueue(35));

線程數(shù)最大為 15，隊(duì)列最大為 35，這樣機(jī)器差不多可以在 2000ms 內(nèi)處理最大的請(qǐng)求 50 條，當(dāng)然根據(jù)你機(jī)器的性能和實(shí)時(shí)性要求，你可以調(diào)整線程數(shù)和隊(duì)列的大小占比，只要總和小于 50 即可。

以上只是很粗糙的設(shè)置，在實(shí)際的工作中，還需要根據(jù)實(shí)際情況不斷的觀察和調(diào)整。

8、總結(jié)

線程池設(shè)置非常重要，我們盡量少用 Executors 類提供的各種初始化線程池的方法，多根據(jù)業(yè)務(wù)的量，實(shí)時(shí)性要求來(lái)計(jì)算機(jī)器的預(yù)估承載能力，設(shè)置預(yù)估的線程和隊(duì)列大小，并且根據(jù)實(shí)時(shí)請(qǐng)求不斷的調(diào)整線程池的大小值。

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