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          看了線程和線程池的對(duì)比,才知道池化技術(shù)到底有多牛

          作者: 時(shí)間:2020-07-30 來(lái)源:Java架構(gòu)師阿谷 收藏

          情商高的人是能洞察并照顧到身邊所有人的情緒,而好的文章應(yīng)該是讓所有人都能看懂。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202007/416423.htm

          尼采曾經(jīng)說(shuō)過(guò):人們無(wú)法理解他沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)的事情。因此我會(huì)試著把技術(shù)文章寫(xiě)的盡量具象化一些,力求讓所有人都能看懂,所以在正式開(kāi)始之前,我們先從兩個(gè)生活事例說(shuō)起。

          生活案例 1

          早些年間,某寶雙“11”突然爆火,然后無(wú)數(shù)個(gè)男男女女瘋狂“剁手”,然而最痛苦的并不是“剁手”之后吃“灰”的日子,而是漫長(zhǎng)而又揪心的等待快遞小哥的日子。

          嚇我一跳?看了線程和線程池的對(duì)比,才知道池化技術(shù)到底有多牛

          為了緩解彼此的“痛苦”(快遞公司的電話被打爆,用戶等得不耐煩),快遞公司后面就變“聰明”了,每當(dāng)購(gòu)物節(jié)將要來(lái)臨之前,快遞公司會(huì)預(yù)先準(zhǔn)備好充足的人和車,以迎接撲面而來(lái)的訂單。

          至此,當(dāng)我們?cè)儆龅礁鞣N購(gòu)物節(jié),就再也不用每天盯著手機(jī)煎熬的等待快遞小哥了。

          生活案例 2

          小美是一家公司的 HR,每年年初是小美最頭疼的日子了。因?yàn)槟瓿跤写罅康膯T工離職,因此小美需要一邊辦理離職員工的手續(xù),一邊瘋狂的招人,除了這些工作之外,小美還要忍受來(lái)自各部門(mén)和大 BOSS 的間歇性催促,這些都讓小美痛苦不已。

          于是為了應(yīng)對(duì)每年年初的這種囧境,小美也變聰明了,她每年年末的時(shí)候都會(huì)預(yù)先招聘一些員工,以備來(lái)年的不時(shí)之需。

          自從用了這招之后(提前招人),小美從此過(guò)上了幸福的生活。

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          概念

          池化技術(shù)指的是提前準(zhǔn)備一些資源,在需要時(shí)可以重復(fù)使用這些預(yù)先準(zhǔn)備的資源。

          也就是說(shuō)池化技術(shù)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):

          1. 提前創(chuàng)建;

          2. 重復(fù)利用。

          池化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)分析

          以 Java 中的對(duì)象創(chuàng)建來(lái)說(shuō),在對(duì)象創(chuàng)建時(shí)要經(jīng)歷以下步驟:

          1. 根據(jù) new 標(biāo)識(shí)符后面的參數(shù),在常量池查找類的符號(hào)引用;

          2. 如果沒(méi)找到符號(hào)應(yīng)用(類并未加載),進(jìn)行類的加載、解析、初始化等;

          3. 虛擬機(jī)為對(duì)象在堆中分配內(nèi)存,并將分配的內(nèi)存初始化為 0,針對(duì)對(duì)象頭,建立相應(yīng)的描述結(jié)構(gòu)(耗時(shí)操作:需要查找堆中的空閑區(qū)域,修改內(nèi)存分配狀態(tài)等);

          4. 調(diào)用對(duì)象的初始化方法(耗時(shí)操作:用戶的復(fù)雜的邏輯驗(yàn)證等操作,如IO、數(shù)值計(jì)算是否符合規(guī)定等)。

          從上述的流程中可以看出,創(chuàng)建一個(gè)類需要經(jīng)歷復(fù)雜且耗時(shí)的操作,因此我們應(yīng)該盡量復(fù)用已有的類,以確保程序的高效運(yùn)行,當(dāng)然如果能夠提前創(chuàng)建這些類就再好不過(guò)了,而這些功能都可以用池化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

          池化技術(shù)常見(jiàn)應(yīng)用

          常見(jiàn)的池化技術(shù)的使用有:線程池、內(nèi)存池、數(shù)據(jù)庫(kù)連接池、HttpClient 連接池等,下面分別來(lái)看。

          1.線程池

          線程池的原理很簡(jiǎn)單,類似于操作系統(tǒng)中的緩沖區(qū)的概念。線程池中會(huì)先啟動(dòng)若干數(shù)量的線程,這些線程都處于睡眠狀態(tài)。當(dāng)客戶端有一個(gè)新的請(qǐng)求時(shí),就會(huì)喚醒線程池中的某一個(gè)睡眠的線程,讓它來(lái)處理客戶端的這個(gè)請(qǐng)求,當(dāng)處理完這個(gè)請(qǐng)求之后,線程又處于睡眠的狀態(tài)。

          線程池能很高地提升程序的性能。比如有一個(gè)省級(jí)數(shù)據(jù)大集中的銀行網(wǎng)絡(luò)中心,高峰期每秒的客戶端請(qǐng)求并發(fā)數(shù)超過(guò)100,如果為每個(gè)客戶端請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè)新的線程的話,那耗費(fèi)的 CPU 時(shí)間和內(nèi)存都是十分驚人的,如果采用一個(gè)擁有 200 個(gè)線程的線程池,那將會(huì)節(jié)約大量的系統(tǒng)資源,使得更多的 CPU 時(shí)間和內(nèi)存用來(lái)處理實(shí)際的商業(yè)應(yīng)用,而不是頻繁的線程創(chuàng)建和銷毀。

          <img src="http://editerupload.eepw.com.cn/202007/0b32d9c1148744409e9623b34f69c2c3.數(shù)據(jù)庫(kù)連接池

          數(shù)據(jù)庫(kù)連接池的基本思想是在系統(tǒng)初始化的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)庫(kù)連接作為對(duì)象存儲(chǔ)在內(nèi)存中,當(dāng)用戶需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候,并非建立一個(gè)新的連接,而是從連接池中取出一個(gè)已建立的空閑連接對(duì)象。在使用完畢后,用戶也不是將連接關(guān)閉,而是將連接放回到連接池中,以供下一個(gè)請(qǐng)求訪問(wèn)使用,而這些連接的建立、斷開(kāi)都是由連接池自身來(lái)管理的。

          同時(shí),還可以設(shè)置連接池的參數(shù)來(lái)控制連接池中的初始連接數(shù)、連接的上下限數(shù)和每個(gè)連接的最大使用次數(shù)、最大空閑時(shí)間等。當(dāng)然,也可以通過(guò)連接池自身的管理機(jī)制來(lái)監(jiān)視連接的數(shù)量、使用情況等。

          嚇我一跳?看了線程和線程池的對(duì)比,才知道池化技術(shù)到底有多牛

          4.HttpClient 連接池

          HttpClient 我們經(jīng)常用來(lái)進(jìn)行 HTTP 服務(wù)訪問(wèn)。我們的項(xiàng)目中會(huì)有一個(gè)獲取任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)的功能使用 HttpClient,一秒鐘請(qǐng)求一次,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn) Conection Reset 異常。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn),問(wèn)題是出在 HttpClient 的每次請(qǐng)求都會(huì)新建一個(gè)連接,當(dāng)創(chuàng)建連接的頻率比關(guān)閉連接的頻率大的時(shí)候,就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中產(chǎn)生大量處于 TIME_CLOSED 狀態(tài)的連接,這個(gè)時(shí)候使用連接池復(fù)用連接就能解決這個(gè)問(wèn)題。

          實(shí)戰(zhàn):線程 VS 線程池

          本文我們使用之前文章介紹的統(tǒng)計(jì)方法《6種快速統(tǒng)計(jì)代碼執(zhí)行時(shí)間的方法,真香!(史上最全)》,來(lái)測(cè)試一下線程和線程池執(zhí)行的時(shí)間差距有多大,測(cè)試代碼如下:

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

          /**
          * 線程池 vs 線程 性能對(duì)比
          */
          public class ThreadPoolPerformance {
          // 最大執(zhí)行次數(shù)
             public static final int maxCount = 1000;

             public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
                 // 線程測(cè)試代碼
                 ThreadPerformanceTest();

                 // 線程池測(cè)試代碼
                 ThreadPoolPerformanceTest();
             }

             /**
              * 線程池性能測(cè)試
              */
             private static void ThreadPoolPerformanceTest() throws InterruptedException {
                 // 開(kāi)始時(shí)間
                 long stime = System.currentTimeMillis();
                 // 業(yè)務(wù)代碼
                 ThreadPoolExecutor tp = new ThreadPoolExecutor(10, 10, 0,
                         TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>());
                 for (int i = 0; i < maxCount; i++) {
                     tp.execute(new PerformanceRunnable());
                 }
                 tp.shutdown();
                 tp.awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);  // 等待線程池執(zhí)行完成
                 // 結(jié)束時(shí)間
                 long etime = System.currentTimeMillis();
                 // 計(jì)算執(zhí)行時(shí)間
                 System.out.printf("線程池執(zhí)行時(shí)長(zhǎng):%d 毫秒.", (etime - stime));
                 System.out.println();
             }

             /**
              * 線程性能測(cè)試
              */
             private static void ThreadPerformanceTest() {
                 // 開(kāi)始時(shí)間
                 long stime = System.currentTimeMillis();
                 // 執(zhí)行業(yè)務(wù)代碼
                 for (int i = 0; i < maxCount; i++) {
                     Thread td = new Thread(new PerformanceRunnable());
                     td.start();
                     try {
                         td.join(); // 確保線程執(zhí)行完成
                     } catch (InterruptedException e) {
                         e.printStackTrace();
                     }
                 }
                 // 結(jié)束時(shí)間
                 long etime = System.currentTimeMillis();
                 // 計(jì)算執(zhí)行時(shí)間
                 System.out.printf("線程執(zhí)行時(shí)長(zhǎng):%d 毫秒.", (etime - stime));
                 System.out.println();
             }

          // 業(yè)務(wù)執(zhí)行類
             static class PerformanceRunnable implements Runnable {
                 @Override
                 public void run() {
                     for (int i = 0; i < maxCount; i++) {
                         long num = i * i + i;
                     }
                 }
             }
          }
          總結(jié)

          從線程和線程池的測(cè)試結(jié)果來(lái)看,當(dāng)我們使用池化技術(shù)時(shí),程序的性能可以提升 10 倍。此測(cè)試結(jié)果并不代表池化技術(shù)的性能量化結(jié)果,因?yàn)闇y(cè)試結(jié)果受執(zhí)行方法和循環(huán)次數(shù)的影響,但巨大的性能差異足以說(shuō)明池化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。

          無(wú)獨(dú)有偶,阿里巴巴的《Java開(kāi)發(fā)手冊(cè)》中也強(qiáng)制規(guī)定「線程資源必須通過(guò)線程池提供,不允許在應(yīng)用中自行顯式創(chuàng)建線程」規(guī)定如下:

          嚇我一跳?看了線程和線程池的對(duì)比,才知道池化技術(shù)到底有多牛

          因此掌握并使用池化技術(shù)是一個(gè)合格程序員的標(biāo)配,你還知道哪些常用的池化技術(shù)嗎?歡迎評(píng)論區(qū)留言補(bǔ)充。




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