为什么线程池的BUG会导致CPU使用率100%？

后端

2023-01-20 09:29:54

线程池：详解原理和常见 BUG

线程池，顾名思义，是一个用来管理线程的池子。 与动态创建和销毁线程的传统方法不同，线程池预先创建和维护一个固定数量的线程，从而优化资源利用和提升性能。

线程池的运作原理

想象一个池子，里面盛放着准备就绪的线程。 当应用程序需要执行任务时，它会从池子里捞出一根线程，就像舀水一样。线程完成任务后，它会被归还到池子里，以便处理下一个任务。

这种预先创建线程的方式减少了线程的创建和销毁开销，因为创建和销毁线程是一个耗时的过程。

线程池的 BUG

虽然线程池非常有效，但它也可能出现一个常见的 BUG：CPU 使用率达到 100%。 这是怎么发生的？

罪魁祸首是任务积压。 当任务数量超过线程池可以处理的数量时，它们就会开始排队等待。然而，这个队列不是无限的。当队列满了，新任务就会被阻塞，无法执行。

这种任务积压会导致一个恶性循环。 为了处理积压的任务，系统会不断创建新的线程。然而，这些新线程并没有实际执行任务，而是进入等待状态。随着新线程的不断创建，系统中的线程数量会急剧增加，最终导致 CPU 使用率飙升。

解决方案

解决此 BUG 的关键是控制线程池的大小。 我们可以根据以下两种方法之一来设置线程池的大小：

固定大小线程池： 维护一个预定义数量的线程。任务数量少于线程池大小时，任务直接执行；任务数量超出线程池大小时，任务排队等待执行。
可伸缩大小线程池： 根据任务数量动态调整线程池大小。任务数量少时，缩小线程池；任务数量多时，扩大线程池。

选择合适的线程池大小设置方式取决于应用程序的实际需求。

使用示例

以下是使用线程池的一个 Java 代码示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定大小的线程池，拥有 5 个线程
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 提交 10 个任务到线程池
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.submit(() -> {
                // 执行任务
                System.out.println("任务 " + i + " 已完成");
            });
        }

        // 关闭线程池，等待所有任务完成
        executorService.shutdown();
    }
}