对线面试官 - 线程池 (三)

2023-06-06
辽宁
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面试官：线程池在实际工作中是如何使用的？例如，线程池中的核心线程数如何确定？

派大星：嗨，面试官！线程池在实际工作中被广泛应用。它可以管理和复用线程，提高程序的性能和效率。核心线程数的设置主要取决于几个因素，包括 CPU 核数、机器内存、IO 支持的最大 QPS 以及任务类型。

面试官：那应该将线程池的核心线程数设置为多大呢？

派大星：根据以往的经验，对于 CPU 密集型任务，核心线程数应该等于机器的核数加一。这样可以充分利用多核 CPU 的计算能力，并保留一个额外的线程用于处理突发任务。对于 IO 密集型任务，核心线程数应该设置为两倍的 CPU 核数，因为 IO 操作通常需要较多的等待时间，可以利用多个线程同时处理。

面试官：如果任务是复合型的，既包含 CPU 密集型任务又包含 IO 计算，如何设置核心线程数呢？假设在一个请求中，计算操作需要 5ms，DB 操作需要 100ms。对于一台有 8 核的机器，如果要求 CPU 利用率达到 100%，应该如何设置线程数？

派大星：对于复合型任务，我们可以综合考虑 CPU 密集型和 IO 密集型的特点进行设置。在这种情况下，如果计算操作需要 5ms（CPU 操作 5ms），而 DB 操作需要 100ms，那么单核 CPU 的利用率就是 5/(5+100)。为了达到理论上的 100% CPU 利用率，需要的线程数为 1/(5/(5+100))，即 21 个线程。然而，现在我们只有 8 个核可用，所以根据这个理论，需要的线程数是 168 个（8 核 * 21 线程）。不过，这是一个理论值，实际情况可能受其他因素的限制。

面试官：如果 DB 操作的最大 QPS 是 1000，应该设置多少核心线程数呢？

派大星：为了保持相对比例，可以根据比例减少线程数。如果有 168 个线程，那么 DB 的访问 QPS 将达到 1600（168 * (1000/(5+100))）。然而，由于 DB 的最大 QPS 只能是 1000，我们需要按比例减少线程数。因此，核心线程数的大小应该是 105 个线程（168 * 1000/1600 = 105）。

面试官：如何捕获线程池中的异常呢？

派大星：有几种方法可以捕获线程池中的异常。一种方法是通过手动使用 try-catch 块来捕获异常并打印出来，但这样的写法比较繁琐和不够优雅。

另一种方法是利用 Thread 类中的 dispatchUncaughtException(Throwable e)方法。当线程抛出异常时，JVM 最终会回调这个方法来进行最后的异常处理，而且该异常会被 ThreadGroup 类中的 uncaughtException 方法处理。我们可以在创建 Thread 对象时绑定一个自定义的异常捕获处理器，最终发生异常时会打印我们的错误日志。下面是一个示例代码：

public static void main(String[] args) {    Thread thread = new Thread(() -> {        log.info("------- info -------");        throw new RuntimeException("运行时异常~~~~~");    });    Thread.UncaughtExceptionHandler uncaughtExceptionHandler = (t, e) -> {        log.error("Exception in Thread..... ", e);    };    thread.setUncaughtExceptionHandler(uncaughtExceptionHandler);    thread.start();}

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然而，在项目中我们更常使用线程池而非单独的线程。线程池中的线程对象实际上是由线程工厂创建的。我们可以在线程工厂中设置一个异常捕获处理器。以下是使用 ThreadPoolExecutor 创建线程池时设置线程工厂的示例代码：

private static ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(1, 1,        0L, TimeUnit.MILLISECONDS,        new LinkedBlockingQueue<Runnable>(500),        new NamedThreadFactory("refresh-ipDetail", (ThreadGroup)null,false,                new GlobalUncaughtExceptionHandler()));

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@Slf4jpublic class GlobalUncaughtExceptionHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {    @Override    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {        log.error("Exception in thread {} ", t.getName(), e);        e.printStackTrace();    }}

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但是在使用 Spring 的线程池时，由于其线程工厂无法设置任何值，我们可以采用装饰器模式。我们将 Spring 的线程池线程工厂传入装饰器中，并调用其创建线程的方法。然后，我们添加我们自定义的异常捕获处理器。在使用线程池时，我们替换掉 Spring 的线程工厂，并将本类的线程工厂进行包装传递进去，从而实现线程池的异常捕获。以下是具体实现方式的示例代码：

@Slf4j@AllArgsConstructorpublic class MyThreadFactory implements ThreadFactory {    private ThreadFactory factory;
    @Override    public Thread newThread(Runnable r) {        Thread thread = factory.newThread(r);        thread.setUncaughtExceptionHandler(new GlobalUncaughtExceptionHandler());        thread.setDaemon(false);        thread.setPriority(5);        return thread;    }}

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@Beanpublic ThreadPoolTaskExecutor websocketExecutor() {    ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();    executor.setCorePoolSize(16);    executor.setMaxPoolSize(16);    executor.setQueueCapacity(1000);    executor.setThreadNamePrefix("websocket-executor-");    executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy());    executor.setThreadFactory(new MyThreadFactory(executor));    executor.initialize();    return executor;}

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面试官：非常清楚和详细的解释，谢谢你的分享。你的回答对于捕获线程池中的异常提供了多种方法和具体实现。

如有问题，欢迎加微信交流：32479732，或关注微信公众号【码上遇见你】。

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