JAVA 自定义线程池的最大线程数设置方法

一:CPU密集型:

  定义:CPU密集型也是指计算密集型,大部分时间用来做计算逻辑判断等CPU动作的程序称为CPU密集型任务。该类型的任务需要进行大量的计算,主要消耗CPU资源。  这种计算密集型任务虽然也可以用多任务完成,但是任务越多,花在任务切换的时间就越多,CPU执行任务的效率就越低,所以,要最高效地利用CPU,计算密集型任务同时进行的数量应当等于CPU的核心数。

  特点:

       01:CPU 使用率较高(也就是经常计算一些复杂的运算,逻辑处理等情况)非常多的情况下使用

       02:针对单台机器,最大线程数一般只需要设置为CPU核心数的线程个数就可以了

       03:这一类型多出现在开发中的一些业务复杂计算和逻辑处理过程中。

  代码示例:

package pool;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Demo02 {
 public static void main(String[] args) {
  //自定义线程池! 工作中只会使用 ThreadPoolExecutor

  /**
   * 最大线程该如何定义(线程池的最大的大小如何设置!)
   * 1、CPU 密集型,几核,就是几,可以保持CPU的效率最高!
   */

  //获取电脑CPU核数
  System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors()); //8核

  ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
    2,               //核心线程池大小
    Runtime.getRuntime().availableProcessors(), //最大核心线程池大小(CPU密集型,根据CPU核数设置)
    3,               //超时了没有人调用就会释放
    TimeUnit.SECONDS,        //超时单位
    new LinkedBlockingDeque<>(3),     //阻塞队列
    Executors.defaultThreadFactory(),    //线程工厂,创建线程的,一般不用动
    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());  //银行满了,还有人进来,不处理这个人的,抛出异常

  try {
   //最大承载数,Deque + Max (队列线程数+最大线程数)
   //超出 抛出 RejectedExecutionException 异常
   for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    //使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
    threadPool.execute(()->{
     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");
    });
   }
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  } finally {
   //线程池用完,程序结束,关闭线程池
   threadPool.shutdown();  //(为确保关闭,将关闭方法放入到finally中)
  }
 }
}

二:IO密集型:

  定义:IO密集型任务指任务需要执行大量的IO操作,涉及到网络、磁盘IO操作,对CPU消耗较少,其消耗的主要资源为IO。

    我们所接触到的 IO ,大致可以分成两种:磁盘 IO和网络 IO。

    01:磁盘 IO ,大多都是一些针对磁盘的读写操作,最常见的就是文件的读写,假如你的数据库、 Redis 也是在本地的话,那么这个也属于磁盘 IO。

    02:网络 IO ,这个应该是大家更加熟悉的,我们会遇到各种网络请求,比如 http 请求、远程数据库读写、远程 Redis 读写等等。

       IO 操作的特点就是需要等待,我们请求一些数据,由对方将数据写入缓冲区,在这段时间中,需要读取数据的线程根本无事可做,因此可以把 CPU 时间片让出去,直到缓冲区写满。

既然这样,IO 密集型任务其实就有很大的优化空间了(毕竟存在等待):

     CPU 使用率较低,程序中会存在大量的 I/O 操作占用时间,导致线程空余时间很多,所以通常就需要开CPU核心数两倍的线程。当线程进行 I/O 操作 CPU 空闲时,线程等待时间所占比例越高,就需要越多线程,启用其他线程继续使用 CPU,以此提高 CPU 的使用率;线程 CPU 时间所占比例越高,需要越少的线程,这一类型在开发中主要出现在一些计算业务频繁的逻辑中。

  代码示例:

package pool;

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Demo02 {
 public static void main(String[] args) {
  //自定义线程池! 工作中只会使用 ThreadPoolExecutor

  /**
   * 最大线程该如何定义(线程池的最大的大小如何设置!)
   * 2、IO 密集型 >判断你程序中十分耗IO的线程
   *  程序 15个大型任务 io十分占用资源! (最大线程数设置为30)
   *  设置最大线程数为十分耗io资源线程个数的2倍
   */

  //获取电脑CPU核数
  System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors()); //8核

  ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(
    2,        //核心线程池大小
    16,                //若一个IO密集型程序有15个大型任务且其io十分占用资源!(最大线程数设置为 2*CPU 数目)
    3,        //超时了没有人调用就会释放
    TimeUnit.SECONDS,     //超时单位
    new LinkedBlockingDeque<>(3),  //阻塞队列
    Executors.defaultThreadFactory(),    //线程工厂,创建线程的,一般不用动
    new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy()); //队列满了,尝试和最早的竞争,也不会抛出异常

  try {
   //最大承载数,Deque + Max (队列线程数+最大线程数)
   //超出 抛出 RejectedExecutionException 异常
   for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    //使用了线程池之后,使用线程池来创建线程
    threadPool.execute(()->{
     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ok");
    });
   }
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  } finally {
   //线程池用完,程序结束,关闭线程池
   threadPool.shutdown();  //(为确保关闭,将关闭方法放入到finally中)
  }
 }
}

接下来我们进行一一分析:

1:高并发、任务执行时间短的业务,线程池线程数可以设置为CPU核数+1,减少线程上下文的切换

2:并发不高、任务执行时间长的业务这就需要区分开看了:

  a)假如是业务时间长集中在IO操作上,也就是IO密集型的任务,因为IO操作并不占用CPU,所以不要让所有的CPU闲下来,可以适当加大线程池中的线程数目,让CPU处理更多的业务

  b)假如是业务时间长集中在计算操作上,也就是计算密集型任务,这个就没办法了,线程池中的线程数设置得少一些,减少线程上下文的切换

(其实从一二可以看出无论并发高不高,对于业务中是否是cpu密集还是I/O密集的判断都是需要的当前前提是你需要优化性能的前提下)

3:并发高、业务执行时间长,解决这种类型任务的关键不在于线程池而在于整体架构的设计,看看这些业务里面某些数据是否能做缓存是第一步,我们的项目使用的时redis作为缓存(这类非关系型数据库还是挺好的)。增加服务器是第二步(一般政府项目的首先,因为不用对项目技术做大改动,求一个稳,但前提是资金充足),至于线程池的设置,设置参考 2 。最后,业务执行时间长的问题,也可能需要分析一下,看看能不能使用中间件(任务时间过长的可以考虑拆分逻辑放入队列等操作)对任务进行拆分和解耦。

三.:总结:

  01:一个计算为主的程序(CPU密集型程序),多线程跑的时候,可以充分利用起所有的 CPU 核心数,比如说 8 个核心的CPU ,开8 个线程的时候,可以同时跑 8 个线程的运算任务,此时是最大效率。但是如果线程远远超出 CPU 核心数量,反而会使得任务效率下降,因为频繁的切换线程也是要消耗时间的。因此对于 CPU 密集型的任务来说,线程数等于 CPU 数是最好的了。

  02:如果是一个磁盘或网络为主的程序(IO密集型程序),一个线程处在 IO 等待的时候,另一个线程还可以在 CPU 里面跑,有时候 CPU 闲着没事干,所有的线程都在等着 IO,这时候他们就是同时的了,而单线程的话此时还是在一个一个等待的。我们都知道 IO 的速度比起 CPU 来是很慢的。此时线程数等于CPU核心数的两倍是最佳的。

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时间: 2020-06-25

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