创建多少线程是合适的

面试中经常有人被问到线程池的数据设置多少合适呢，今天我们就看一下这个问题，首先我们需要知道两个问题

1. 为什么使用多线程
2. 多线程使用的场景

为什么使用多线程

使用多线程是主要目的就是提高性能，而性能的指标有很多，最主要的性能指标就是延迟和吞吐量

延迟是指发出请求到接受到请求这个过程的时间

吞吐量是指单位时间内处理的请求的数量.

延迟越低，吞吐量就越高，由于他们隶属于不同维度，一个是时间维度，一个是空间维度，因此不能相互转换

我们使用多线程的目的就是降低延迟提高吞吐量

多线程使用的场景

提升性能就要是两个方向,一个就是优化算法，一个就是提高硬件的性能能发挥到机制，我使用多线程就是要把硬件的性能提高到机制，而硬件的主要分两类一类就是io,一个就是cpu,在并发编程领域中，提升性能就是提高硬件的利用率，在具体点来说就是提升io和cpu的利用率

正常来说，操作系统已经解决了硬件的利用问题，但是操作系统是对单一的硬件设备，比如网卡和磁盘，而我们往往是要利用io和cpu互相配合使用，操作系统提供给我们的方案就是多线程

举个例子，此时的cpu计算和io操作的耗时就是1:1,而我们只有一个线程，在执行CPU计算的时候io设备闲置，而使用io操作的时候cpu闲置，如下图

但是如果我们使用两个线程，当线程a使用cpu的时候，线程b使用io,而当线程a使用io的使用线程b使用cpu，这个时候我们的cpu和io就可以达到100%。如下图

此时我们很容易发现如果cpu和io利用率很低的时候，是不是就可以增加线程来解决呢，在单核时代我们可以用多线程平衡cpu和io设备，如果程序只有cpu计算，而没有io操作，此时的多线程只会带来切换的成本，只会使性能更差，但是在多核时代,我们就可以使用多线程来提高性能，利用多核减低响应时间

比如我们要计算1+2....+100亿的值，此时我们使用的是四核，我们就使用4个线程分别计算四个区段，[1,25亿)[25亿,50亿),[50亿,75亿),[75亿,100亿],最后汇总他的结果，如下图

创建多少个线程合适呢

创建线程的多少,是要区分场景的，一般是cpu密集性和io密集性，这两种场景的是不同的计算方式

对于CPU密集型计算，多线程本质上就是提升多核cpu的利用率，所以一个4核的cpu,每一个核创建一个线程，理论上创建4个线程就可以了，再多的线程只会增加线程切换的成本,所以对于CPU密集型计算场景，理论上线程的数据数量=CPU核数是最合适的，但是一般都会设置cpu核数+1,那是因为当线程偶发内存也失效或其他原因导致阻塞，这个额外的线程就可以顶上，从而保证cpu的利用率

对于IO密集型计算场景，比如我们的CPU计算和I/O操作的耗时是1:2,那么创建3个线程是最好的，如下图，三个线程之间进行切换，使用cpu和io利用率达到最高100%

通过上面的例子我们发现，对于I/O密集型计算场景，最佳的线程是与程序中CPU计算和I/O计算操作的耗时比相关的，可以得出下面公式

最佳线程数 =1 +（I/O 耗时 / CPU 耗时）

我们令R=I/O耗时/CPU耗时，当线程A执行IO操作的时候，R个线程去执行各自的CPU计算，CPU的利用率就会达到100%

不过上面的公式是在单核下面，如果是多核cpu,可以使用下面公式

最佳线程数 =CPU 核数 * [ 1 +（I/O 耗时 / CPU 耗时）]

附加题

stop和interrupt()有什么区别

1. stop是真的杀死线程，不给线程喘息的机会，如果线程持有ReentrantLock锁，被stop的线程并不会去调用ReentrantLock的unlock去释放锁，可能会导致死锁，不建议使用，类似的还有suspend和resume
2. 而interrupt方法仅仅是通知线程，线程有机会执行一些后续的操作，同时也可以无视这个通知

那interrupt是如何通知的呢

一种是异常，一种是主动监测，当线程A处于waiting,timed_waiting状态时，如果其他线程调用线程A的interrupt,线程就会回到runable状态，同时线程A的代码会触发interruptException异常。

当线程A处于Runable状态，并且阻塞在java.nio.channels.InterruptibleChannel上时,如果其他线程调用线程A的interrupt方法，线程A就会触发java.nio.channels.ClosedByInterruptException异常，而阻塞在java.nio.channels.Selector上时候，如果其他线程调用线程Ainterrupt方法,线程A的java.nio.channels.Selector 会立即返回。

上面两种情况就是被中断且通过异常的方式得到了通知，还有一种就是主动检测,如果线程处于Runable状态，并且没有阻塞在某个I/O上，例如中断计算某个数据的线程A,这就得依赖线程A主动检测中断状态，如果其他线程A的interrupt方法，那么线程A可以通过isinterrupt方法，检测是不是自己被中断。

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