詳解Java8與Runtime.getRuntime().availableProcessors()
lambda表示式以及並行流。官方承諾你寫出來的程式碼更執行得更快。流會自動通過Fork/Join池並行地執行。我聽過一些關於Java 8的主題的演講,不過在這個非常關鍵的點上它們都說的有點問題。我計劃在後續的文章中對並行流進行下深入的講解,在這之前我先花點時間仔細地分析下它。關於這個問題,我只想問你們一個非常簡單的問題,不過也是一個非常重要的問題,因為它是很多問題的關鍵所在。這個問題是:
這些並行操作的執行緒都是從哪來的?
在Java 8裡,我們有一個通用的Fork/Join池,我們可以通過ForkJoinPool.commonPool()來訪問它。並行流,並行排序,CompletableFuture等都會用到它。當你構造一個Fork/Join池的時候,通常你都沒有指定最大執行緒數。你只是指定了一個期望的併發數,也就是說你希望在執行時的同一時間有多少活躍的執行緒。當執行緒被阻塞在一個phaser的時候,會建立另一個執行緒來保證池裡有足夠的活躍執行緒。這個phaser就是觸發這個行為的同步器。Fork/Join池最大的執行緒數是32767,但在遠沒達到這個數量時,在大多數作業系統上就會丟擲OutOfMemoryError異常了。在這段示例程式碼中,我會不斷建立新的RecursiveAction真到達到第一個階段(也就是到達了200個執行緒)。如果我們增加到一個更大的數字,比如說到100000,這段程式碼就會失敗了。
import java.util.concurrent.*; public class PhaserForkJoin { public static void main(String... args) { ForkJoinPool common = ForkJoinPool.commonPool(); Phaser phaser = new Phaser(200); common.invoke(new PhaserWaiter(phaser)); } private static class PhaserWaiter extends RecursiveAction { private final Phaser phaser; private PhaserWaiter(Phaser phaser) { this.phaser = phaser; System.out.println(ForkJoinPool.commonPool().getPoolSize()); } protected void compute() { if (phaser.getPhase() > 0) return; // we've passed first phase PhaserWaiter p1 = new PhaserWaiter(phaser); p1.fork(); phaser.arriveAndAwaitAdvance(); p1.join(); } } }
Fork/Join池沒有一個最大執行緒數,只有一個期望併發數,這是指我們希望同時有多少個活躍執行緒。
通用池是很有用的,因為它意味著不同型別的作業可以共享同一個池,而不用超出程式碼所執行的機器上期望併發數。當然了,如果一個執行緒由於非Phaser的其它原因阻塞了,那可能這個通用池的表現就和預期的不太一樣了。
什麼是通用FJ池的預設的期望併發數?
通常的FJ池的期望併發數的預設值是Runtime.getRuntime().availableProcessors() -1。如果你在一個雙核的機器上通過Arrays.parallelSort()來執行並行排序的話,預設使用的是普通的Arrays.sort()方法。儘管Oracle的官方文件可能許諾你可以獲得性能提升,但是你在一個雙核的機器上可能完全看不著任何提升。
然而,更大的問題在於Runtime.getRuntime().availableProcessors()也並非都能返回你所期望的數值。比如說,在我的雙核1-2-1機器上,它返回的是2,這是對的。不過在我的1-4-2機器 上,也就是一個CPU插槽,4核,每個核2個超執行緒,這樣的話會返回8。不過我其實只有4個核,如果程式碼的瓶頸是在CPU這塊的話,我會有7個執行緒在同時 競爭CPU週期,而不是更合理的4個執行緒。如果我的瓶頸是在記憶體這的話,那這個測試我可以獲得7倍的效能提升。
不過這還沒完!Java Champions上的一個哥們發現了一種情況,他有一臺16-4-2的機器 (也就是16個CPU插槽,每個CPU4個核,每核兩個超執行緒,返回的值居然是16!從我的i7 Macbook pro上的結果來看,我覺得應該返回的是16*4*2=128。在這臺機器上執行Java 8的話,它只會將通用的FJ池的併發數設定成15。正如 Brian Goetz所指出的,“虛擬機器其實不清楚什麼是處理器,它只是去請求作業系統返回一個值。同樣的,作業系統也不知道怎麼回事,它是去問的硬體裝置。硬體會告訴它一個值,通常來說是硬體執行緒數。作業系統相信硬體說的,而虛擬機器又相信作業系統說的。”
所幸的是還有一個解決方案。啟動的時候,你可以通過系統屬性 java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism來設定通用池的併發數。也就是說,我們可以通過-Djava.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism=128來啟動這段程式,現在你可以看到它的併發數是128了:
import java.util.concurrent.*; public class ForkJoinPoolCommon { public static void main(String... args) { System.out.println(ForkJoinPool.commonPool()); } }
還有兩個控制通用池的額外的系統屬性。如果你希望處理未捕獲異常的話,你可以通過java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.exceptionHandler來指定一個處理類。如果你希望有自己的執行緒工廠的話,可以通過 java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.threadFactory來配置。預設的Fork/Join池的工廠生成的是守護執行緒,可能你的應用裡面不希望使用它。不過如果你這麼做的話請小心——這樣你就無法關閉這個通用池了。
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