生产问题之CompletableFuture默认线程池踩坑，请务必自定义线程池

1|0前言

先说结论，没兴趣了解原因的可以只看此处的结论

CompletableFuture是否使用默认线程池的依据，和机器的CPU核心数有关。当CPU核心数-1大于1时，才会使用默认的线程池，否则将会为每个CompletableFuture的任务创建一个新线程去执行。

即，CompletableFuture的默认线程池，只有在双核以上的机器内才会使用。在双核及以下的机器中，会为每个任务创建一个新线程，等于没有使用线程池，且有资源耗尽的风险。

因此建议，在使用CompletableFuture时，务必要自定义线程池。因为即便是用到了默认线程池，池内的核心线程数，也为机器核心数-1。也就意味着假设你是4核机器，那最多也只有3个核心线程，对于CPU密集型的任务来说倒还好，但是我们平常写业务代码，更多的是IO密集型任务，对于IO密集型的任务来说，这其实远远不够用的，会导致大量的IO任务在等待，导致吞吐率大幅度下降，即默认线程池比较适用于CPU密集型任务。

2|0背景

最近接到一个工作任务，由于我们之前的下单接口速度过慢，光是下单接口需要1500ms左右，因此需要做一些优化，在梳理完业务逻辑后，发现有一些可以并行查询或者异步执行的地方。于是打算采用CompletableFuture来做异步优化，提高执行速度。代码示例如下

 			//查询用户信息
            CompletableFuture<JSONObject> userInfoFuture = CompletableFuture
                .supplyAsync(() -> proMemberService.queryUserByOpenIdInner(ordOrder.getOpenId()));
            //查询积分商品信息
            CompletableFuture<JSONObject> integralProInfoFuture = CompletableFuture
                .supplyAsync(() -> proInfoService
                    .getIntegralInfoCache(ordOrderIntegral.getProId()));

            //查询会员积分信息
            CompletableFuture<Integer> integerFuture = CompletableFuture
                .supplyAsync(() -> proMemberService
                    .getTotalIntegralByOpenId(ordOrder.getOpenId()));

3|0经过

于是一顿操作，优化完毕，执行速度从1500ms下降到300ms左右，在经过本地和测试环境后，上线生产。众所周知，CompletableFuture在没有指定线程池的时候，会使用一个默认的ForkJoinPool线程池，也就是下面这个玩意。

 	public static ForkJoinPool commonPool() {
        // assert common != null : "static init error";
        return common;
    }

等发了生产之后看日志打印的线程号，却发现了一个极其诡异的事情。明明是同一套代码，生产环境的没有用到默认的线程池。而测试环境和本地环境都使用了默认的ForkJoinPool线程池，

这是测试和本地环境打印的线程日志

这是生产环境打印的线程日志

从日志打印的线程编号可以看到，测试和本地环境都是从ForkJoinPool中取工作线程，但是生产环境却是为每个任务创建了一个全新的线程。这是一个很危险的行为，假如这是一个并发比较高的接口，并且该接口使用了比较多的CompletableFuture来并行的执行任务。在高并发的时候，为每个任务都创建一个子线程，就会存在线程资源被耗尽的可能性，从而导致服务器崩溃。

那这是为什么呢？明明是同一套代码，在不同的机器上却有不同的线程使用情况。

4|0原因

在带着疑问翻阅了CompletableFuture的源码之后，终于找到了原因：【是否使用默认的ForkJoinPool线程池，和机器的配置有关】

我们点进supplyAsync方法的源码

public static <U> CompletableFuture<U> supplyAsync(Supplier<U> supplier) {
        return asyncSupplyStage(asyncPool, supplier);
    }

可以看到这里使用了默认使用了一个asyncPool，点进这个asyncPool

  //是否使用默认线程池的判断依据
private static final Executor asyncPool = useCommonPool ?
        ForkJoinPool.commonPool() : new ThreadPerTaskExecutor();
//useCommonPool的来源
 private static final boolean useCommonPool =
        (ForkJoinPool.getCommonPoolParallelism() > 1);

其实代码看到这里就很清晰了，CompletableFuture是否使用默认线程池，是根据这个useCommonPool的boolean值来的，如果为true，就使用默认的ForkJoinPool，否则就为每个任务创建一个新线程，也就是这个ThreadPerTaskExecutor，见名知义。

那这个useCommonPool的布尔值什么情况下才为true，也就是什么时候才能使用到默认的线程池呢。即getCommonPoolParallelism（）返回的值要大于1，我们继续跟进这个getCommonPoolParallelism（）方法

//类顶SMASK常量的值
static final int SMASK  = 0xffff;   
final int config;
static final ForkJoinPool common;

//该方法返回了一个commonParallelism的值
public static int getCommonPoolParallelism() {
        return commonParallelism;
    }


    //而commonParallelism的值是在一个静态代码块里被初始化的，也就是类加载的时候初始化
static {
    	//初始化common，这个common即ForkJoinPool自身
        common = java.security.AccessController.doPrivileged
            (new java.security.PrivilegedAction<ForkJoinPool>() {
                public ForkJoinPool run() { return makeCommonPool(); }});
    //根据par的值来初始化commonParallelism的值
        int par = common.config & SMASK; // report 1 even if threads disabled
        commonParallelism = par > 0 ? par : 1;
    }

总结一下上面三部分代码，结合在一起看，这部分代码主要是初始化了commonParallelism的值，也就是getCommonPoolParallelism（）方法的返回值，这个返回值也决定了是否使用默认线程池。而commonParallelism的值又是通过par的值来确定的，par的值是common来确定的，而common则是在makeCommonPool()这个方法中初始化的。

我们继续跟进makeCommonPool（）方法

private static ForkJoinPool makeCommonPool() {
        int parallelism = -1;
       
        if (parallelism < 0 && // default 1 less than #cores
            //获取机器的cpu核心数 将机器的核心数-1 赋值给parallelism 这一段是是否使用线程池的关键
            //同时 parallelism也是ForkJoinPool的核心线程数
            (parallelism = Runtime.getRuntime().availableProcessors() - 1) <= 0)
            parallelism = 1;
        if (parallelism > MAX_CAP)
            parallelism = MAX_CAP;
        return new ForkJoinPool(parallelism, factory, handler, LIFO_QUEUE,
                                "ForkJoinPool.commonPool-worker-");
    }

//上面的那个构造方法，可以看到把parallelism赋值给了config变量
private ForkJoinPool(int parallelism,
                         ForkJoinWorkerThreadFactory factory,
                         UncaughtExceptionHandler handler,
                         int mode,
                         String workerNamePrefix) {
        this.workerNamePrefix = workerNamePrefix;
        this.factory = factory;
        this.ueh = handler;
        this.config = (parallelism & SMASK) | mode;
        long np = (long)(-parallelism); // offset ctl counts
        this.ctl = ((np << AC_SHIFT) & AC_MASK) | ((np << TC_SHIFT) & TC_MASK);
    }

总结一下上面两段代码，获取机器核心数-1的值，赋值给parallelism变量，再通过构造方法把parallelism的值赋值给config变量。

然后初始化ForkJoinPool的时候。再将config的值赋值给par变量。如果par大于0则将par的值赋给commonParallelism，如果commonParallelism的值大于1的话，useCommonPool的值就为true，就使用默认的线程池，否则就为每个任务创建一个新线程。另外即便是用到了默认线程池，池内的核心线程数，也为机器核心数-1。也就意味着假设你是4核机器，那最多也只有3个核心线程，对于IO密集型的任务来说，这其实远远不够的。

5|0解释

以上就是CompletableFuture中默认线程池使用依据的源码分析了。看完这一系列源码，就能解释文章一开头出现的那个问题。

因为我本地和测试环境机器的核心数是4核的，4减1大于1，所以在本地和测试环境的日志上可以看出，使用了默认的线程池ForkJoinPool，而我们生产环境是双核的机器。2减1不大于1，所以从生产环境的日志看出，是为每个任务都创建了一个新线程。

6|0总结

使用CompletableFuture一定要自定义线程池
CompletableFuture是否使用默认线程池和机器核心数有关，当核心数减1大于1时才会使用默认线程池，否则将为每个任务创建一个新线程去处理
即便使用到了默认线程池，池内最大线程数也是核心数减1，对io密集型任务是远远不够的，会令大量任务等待，降低吞吐率
ForkJoinPool比较适用于CPU密集型的任务，比如说计算。

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本文作者：穿黑风衣的牛奶
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