从构建分布式秒杀系统聊聊线程池

前言

从0到1构建分布式秒杀系统案例的代码已经全部上传至码云，文章也被分发到各个平台。其中也收到了不少小伙伴喜欢和反馈，有网友如是说：

说实话，能用上的不多，中小企业都不可能用到，大型企业也不是一个人就能搞起的，大部分人一辈子都用不上，等有这个需要再搞吧。

我的观点是赞同但不支持，基本上任何事物都是呈金字塔分布，互联网也不例外，也就是说大部分可能都是普通人，接触不到所谓大厂的应用场景。但是，书到用时方恨少，机会总是留给有准备的人的，除非有钱难买我乐意，只能说大千世界，每个人都有自己的生活方式，尊重并活着。

进程和线程

前面都是扯淡，也不是什么铺垫，在聊线程池之前我们最好简单了解下什么是进程，什么是线程，进程和线程到底有什么区别？

这里我们，搬运下某百科的释义：

进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

当然，知乎上也有不少网友的回答，每个人都有自己不同的理解方式。这里我们拿Tomcat容器做例子：你可以这么理解，运行中的Tomcat容器就是一个进程，而每个用户的操作(查询、上传)可以当做一个或者多个线程。

线程池

秒杀活动中，瞬时并发是非常大的，如果每一个请求都开启一个新线程，系统就要不断的进行线程的创建和销毁，有时花在创建和销毁线程上的时间会比线程真正执行的时间还长。并且由于硬件条件限制，线程数量又不能无限创建。

那么线程池到底解决了那些问题：

• 降低资源消耗：通过重用已经创建的线程来降低线程创建和销毁的消耗
• 提高响应速度：任务到达时不需要等待线程创建就可以立即执行
• 提高线程的可管理性：线程池可以统一管理、分配、调优和监控

执行流程

• 调用ThreadPoolExecutor的execute提交线程，首先检查CorePool，如果CorePool内的线程小于CorePoolSize，新创建线程执行任务。

• 如果当前CorePool内的线程大于等于CorePoolSize，那么将线程加入到BlockingQueue。

• 如果不能加入BlockingQueue，在小于MaxPoolSize的情况下创建线程执行任务。

• 如果线程数大于等于MaxPoolSize，那么执行拒绝策略。

模拟测试

为了方便测试，我们在Control中定义了线程池，来模拟用户秒杀动作：

定义初始线程数：

private static int corePoolSize = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

• IO密集型任务 = 一般为2*CPU核心数（常出现于线程中：数据库数据交互、文件上传下载、网络数据传输等等）
• CPU密集型任务 = 一般为CPU核心数+1（常出现于线程中：复杂算法）
• 混合型任务 = 视机器配置和复杂度自测而定

定义Executor：

private static ThreadPoolExecutor executor  = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, corePoolSize+1, 10l, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1000));

• corePoolSize用于指定核心线程数量

• maximumPoolSize指定最大线程数

• keepAliveTime和TimeUnit指定线程空闲后的最大存活时间

• workQueue则是线程池的缓冲队列,还未执行的线程会在队列中等待，监控队列长度，确保队列有界；不当的线程池大小会使得处理速度变慢，稳定性下降，并且导致内存泄露。如果配置的线程过少，则队列会持续变大，消耗过多内存；而过多的线程又会 由于频繁的上下文切换导致整个系统的速度变缓——殊途而同归。队列的长度至关重要，它必须得是有界的，这样如果线程池不堪重负了它可以暂时拒绝掉新的请求。

• ExecutorService 默认的实现是一个无界的LinkedBlockingQueue。

Tomcat线程池

以上只是为了测试方便，模拟出的数据。真实的生产环境，我们要接入Nginx和Tomcat来处理用户的请求。而Tomcat作为一名容器也是有自己的一套连接池的，作为开发人员你并不需要自己去实现。

Tomcat默认使用自带的连接池，这里我们也可以自定义实现，打开/conf/server.xml文件，在Connector之前配置一个线程池：

<Executor name="tomcatThreadPool"   
        namePrefix="tomcatThreadPool-"   
        maxThreads="1000"   
        maxIdleTime="300000"  
        minSpareThreads="200"/>  

• name：共享线程池的名字。这是Connector为了共享线程池要引用的名字，该名字必须唯一。默认值：None；

• namePrefix:在JVM上，每个运行线程都可以有一个name 字符串。这一属性为线程池中每个线程的name字符串设置了一个前缀，Tomcat将把线程号追加到这一前缀的后面。默认值：tomcat-exec-；

• maxThreads：该线程池可以容纳的最大线程数。默认值：200；

• maxIdleTime：在Tomcat关闭一个空闲线程之前，允许空闲线程持续的时间(以毫秒为单位)。只有当前活跃的线程数大于minSpareThread的值，才会关闭空闲线程。默认值：60000(一分钟)。

• minSpareThreads：Tomcat应该始终打开的最小不活跃线程数。默认值：25。

配置Connector：

<Connector executor="tomcatThreadPool"
           port="8080" protocol="HTTP/1.1"
           connectionTimeout="20000"
           redirectPort="8443"
           minProcessors="5"
           maxProcessors="75"
           acceptCount="1000"/>

• executor：表示使用该参数值对应的线程池；

• minProcessors：服务器启动时创建的处理请求的线程数；

• maxProcessors：最大可以创建的处理请求的线程数；

• acceptCount：指定当所有可以使用的处理请求的线程数都被使用时，可以放到处理队列中的请求数，超过这个数的请求将不予处理。

思考

• 为什么线程数最好不要太大于CPU核数？
• 为什么Tomcat中默认线程数远大于CPU核数？
• Nginx为什么要进入线程池，基于什么场景考虑？

代码案例：从0到1构建分布式秒杀系统