☆技术问答集锦（12）并发编程-任务执行

1 串行执行的缺点？

代码串行执行，同步等待时间较长，CPU利用率低，造成糟糕的响应性和吞吐量；

2 每一个任务创建一个线程的不足？

1. 线程生命周期开销非常高；
2. 资源消耗：当可运行线程数多于可用处理器的数量，会有线程闲置占用内存，且大量线程竞争CPU导致性能开销；
3. 稳定性：不同平台可创建线程的数量有限制；

3 为什么要用线程池，如何合理的设置线程数量？

1. 限制系统中使用线程的数量以及更好的使用线程；
2. 减少线程创建和销毁的次数，使线程可以多次复用；
3. 根据系统情况，调整线程的数量。防止创建过多的线程，消耗过多的内存；

确认APP类型（N为CPU总合数）：（1）CPU密集型：线程池大小设置为N+1；（2）IO密集型：线程池大小设置为2N+1；

一个估算公式：最佳线程数目 = （线程等待时间与线程CPU时间之比 + 1）* CPU数目;

线程等待时间所占比例越高，需要越多线程。线程CPU时间所占比例越高，需要越少线程。

一个系统最快的部分是CPU，所以决定一个系统吞吐量上限的是CPU。增强CPU处理能力，可以提高系统吞吐量上限。但根据短板效应，真实的系统吞吐量并不能单纯根据CPU来计算。那要提高系统吞吐量，就需要从“系统短板”（比如网络延迟、IO）着手：

（1）尽量提高短板操作的并行化比率，比如多线程下载技术；

（2）增强短板能力，比如用NIO替代IO；

第（1）条联系到Amdahl定律，这条定律定义了串行系统并行化后的加速比计算公式：

加速比=优化前系统耗时 / 优化后系统耗时

加速比越大，表明系统并行化的优化效果越好。Addahl定律还给出了系统并行度、CPU数目和加速比的关系，加速比为Speedup，系统串行化比率（指串行执行代码所占比率）为F，CPU数目为N：

Speedup <= 1 / (F + (1-F)/N)

当N足够大时，串行化比率F越小，加速比Speedup越大。其他详细内容，请参考《如何合理地估算线程池大小？》

4 如何计算JVM可创建线程的最大数量？

首先要说明一点，Java线程的实现是基于底层系统的线程机制来实现的,程序中开的线程并不全部取决于JVM虚拟机栈，而是取决于CPU，操作系统，其他进程，Java的版本。JVM的线程与计算机本身性能相关。

在不考虑系统本身限制的情况下，主要跟JVM一下几点有关：

-Xms 初始堆大小 (在实际生产中，一般把-Xms和-Xmx设置成一样的。)

-Xmx 最大堆大小

-Xss 每个线程栈大小

结论1：当给JVM的堆内存分配的越大，系统可创建的线程数量就越少；

结论2：当-Xss的的值越小，可生成的线程数量就越多，JDK5以下默认好像是256K，以上默认为1M；

总结：线程最大数量由JVM的堆(-Xmx,-Xms)大小、Thread的栈(-Xss)内存大小、系统最大可创建的线程数的限制参数三个方面影响。不考虑系统限制，可以通过这个公式估算：

线程数量 = (机器本身可用内存 - JVM分配的堆内存) / Xss的值。

5 Runnable是接口还是类？为什么Runnable接口可以new？接口中方法、变量默认修饰符？

Runnable是接口，因为new Runnable接口产生的是一个匿名内部类，接口中的变量的修饰符默认为public static final；接口中的方法的修饰符默认为public abstract；

接口是一种高度抽象的模版，接口中的成员变量是模版的一部分，其接口的实现类必须共有这些成员变量，所以成员变量的修饰符默认为public、static、final。static使得实现这个接口的类，可以直接使用这个变量。如果是非静态变量，那么接口的多个实现类可能出现变量名重名的现象。final表示被修饰的变量为常数，不可以修改。一个既是static又是final的字段表示只占据一段不能改变的存储空间。如果是非final变量，那么接口的实现类可以修改变量的值，这与抽象类没有区别了。由于接口起到标准化和规范化的作用，所以其成员变量默认修饰符为static、final。

6 execute方法调用后，任务会何时执行？

ThreadPoolExecutor.execute() => addWorker()

7 如果自己设计任务执行框架，要考虑哪些方面？

1. 在什么(What)线程中执行任务?
2. 任务按照什么(What)顺序执行(优先级)?
3. 有多少个(How Many)任务能并发执行?
4. 在队列中有多少个(How Many)任务在等待执行?
5. 系统该怎么(How)拒绝任务?
6. 在任务执行前后,应该进行哪些(What)动作?

8 Timer执行任务会有什么缺点？

1. Timer执行定时任务只会创建一个线程。
2. Timer是基于绝对时间的调度机制,对系统时间敏感。
3. Timer存在线程泄露问题(Timer不捕获异常，当抛出一个未检查异常时线程将终止)。