线程池参数设置

1. 线程池的基本概念

线程池是用来管理线程的工具，它可以有效地控制并发任务的执行。通过线程池，可以：

• 降低创建和销毁线程的开销。
• 限制同时运行的线程数，避免过多线程导致系统资源过载。
• 提供线程复用，减少上下文切换的开销。

2. 线程池的核心参数

• 核心线程数 (corePoolSize)：线程池中始终保持活动的线程数。如果任务队列中有任务，线程池会首先使用这些核心线程来执行任务。
• 最大线程数 (maximumPoolSize)：线程池中允许的最大线程数。当线程池中的线程数达到核心线程数时，若队列满了，线程池将创建新的线程直到最大线程数。
• 空闲线程存活时间 (keepAliveTime)：当线程池中的线程数大于核心线程数时，空闲线程的最大存活时间。
• 任务队列 (workQueue)：用来保存等待执行任务的队列。当线程池中所有核心线程都在执行任务时，新任务会被添加到任务队列中。
• 拒绝策略 (RejectedExecutionHandler)：当线程池无法处理新的任务时的处理策略。

3. 根据任务类型设置线程池参数

CPU 密集型任务的线程池配置

• CPU 密集型任务：这些任务需要大量的计算，不会有明显的 IO 等待时间。过多的线程会导致线程之间竞争 CPU 资源，增加上下文切换的开销，从而降低系统性能。

推荐配置：

• 核心线程数：CPU 核数，让每个核心都有一个线程。
• 最大线程数：CPU 核数，不需要超过 CPU 核数。
• 队列类型：通常选择 LinkedBlockingQueue（无界队列）或 ArrayBlockingQueue（有界队列）。
• 任务数较少：可考虑设置较小的队列长度，避免内存占用过多。

示例：

ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
    2, // 核心线程数（例如：2 核 CPU）
    2, // 最大线程数（例如：2 核 CPU）
    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  // 空闲线程存活时间
    new LinkedBlockingQueue<>(100) // 队列大小
);

IO 密集型任务的线程池配置

• IO 密集型任务：这些任务大部分时间处于等待外部资源（如文件 I/O、网络 I/O 等）期间，因此它们不占用大量 CPU 资源，可以使用更多的线程来提高吞吐量。

推荐配置：

• 核心线程数：CPU 核数，通常设置为 CPU 核数。
• 最大线程数：CPU 核数 / (1 - 阻塞系数)，根据任务的阻塞系数估算线程数。例如，阻塞系数为 0.7 时，可以设置最大线程数为 2 / (1 - 0.7) = 6。
• 任务队列：通常使用 LinkedBlockingQueue 或 ArrayBlockingQueue，根据内存和任务量的实际情况来调整队列大小。

示例：

int cpuCoreCount = 2;
double blockFactor = 0.7; // 阻塞系数
int maxThreads = (int) Math.ceil(cpuCoreCount / (1 - blockFactor)); // 计算最大线程数

ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
    cpuCoreCount,           // 核心线程数
    maxThreads,            // 最大线程数
    0L, TimeUnit.MILLISECONDS,  // 空闲线程存活时间
    new LinkedBlockingQueue<>(100) // 任务队列
);

4. 线程池的空闲线程存活时间

• 空闲线程存活时间：对于短生命周期的任务，可以将线程的空闲存活时间设置为 0，以便线程池在任务执行完毕后立即销毁空闲线程。而对于长期运行的服务，可以适当增加线程的空闲存活时间，避免频繁的线程创建和销毁。

示例：

new ThreadPoolExecutor(
    2, // 核心线程数
    6, // 最大线程数
    60L, TimeUnit.SECONDS, // 空闲线程存活时间
    new LinkedBlockingQueue<>(100) // 任务队列
);

5. 线程池的拒绝策略

当线程池无法处理新的任务时，会触发 拒绝策略。常见的拒绝策略有：

• AbortPolicy（默认策略）：抛出 RejectedExecutionException 异常。
• CallerRunsPolicy：由调用者线程执行任务，避免任务丢失。
• DiscardPolicy：直接丢弃任务。
• DiscardOldestPolicy：丢弃最旧的任务。

示例：

new ThreadPoolExecutor(
    2, 6, 60L, TimeUnit.SECONDS, 
    new LinkedBlockingQueue<>(100),
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()  // 使用调用者执行策略
);

6. 总结

• 对于 CPU 密集型任务，线程数通常设置为 CPU 核数，最大线程数不超过 CPU 核数，避免过多线程引发上下文切换的性能损失。
• 对于 IO 密集型任务，由于任务在等待 IO 时不会占用 CPU，可以适当增加线程数。最大线程数的设置可以参考公式：$$ \text{最大线程数} = \frac{\text{CPU 核数}}{1 - \text{阻塞系数}} $$。
• 合理的线程池参数配置能显著提高系统的性能，避免线程过多带来的资源浪费和上下文切换开销。