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如何合理地估算线程池大小？
这个问题虽然看起来很小，却并不那么容易回答。大家如果有更好的方法欢迎赐教，先来一个天真的估算方法：假设要求一个系统的TPS（Transaction Per Second或者Task Per Second）至少为20，然后假设每个Transaction由一个线程完成，继续假设平均每个线程处理一个Transaction的时间为4s。那么问题转化为：
如何设计线程池大小，使得可以在1s内处理完20个Transaction？
计算过程很简单，每个线程的处理能力为0.25TPS，那么要达到20TPS，显然需要20/0.25=80个线程。
很显然这个估算方法很天真，因为它没有考虑到CPU数目。一般服务器的CPU核数为16或者32，如果有80个线程，那么肯定会带来太多不必要的线程上下文切换开销。
再来第二种简单的但不知是否可行的方法（N为CPU总核数）：
- 如果是CPU密集型应用，则线程池大小设置为N+1
- 如果是IO密集型应用，则线程池大小设置为2N+1
如果一台服务器上只部署这一个应用并且只有这一个线程池，那么这种估算或许合理，具体还需自行测试验证。
接下来在这个文档：服务器性能IO优化 中发现一个估算公式：
最佳线程数目 = （（线程等待时间+线程CPU时间）/线程CPU时间 ）* CPU数目
比如平均每个线程CPU运行时间为0.5s，而线程等待时间（非CPU运行时间，比如IO）为1.5s，CPU核心数为8，那么根据上面这个公式估算得到：((0.5+1.5)/0.5)*8=32。这个公式进一步转化为：
最佳线程数目 = （线程等待时间与线程CPU时间之比 + 1）* CPU数目
可以得出一个结论：
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。
上一种估算方法也和这个结论相合。
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：
- 尽量提高短板操作的并行化比率，比如多线程下载技术
- 增强短板能力，比如用NIO替代IO
第一条可以联系到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。
写到这里，我突然冒出一个问题。
是否使用线程池就一定比使用单线程高效呢？
答案是否定的，比如Redis就是单线程的，但它却非常高效，基本操作都能达到十万量级/s。从线程这个角度来看，部分原因在于：
- 多线程带来线程上下文切换开销，单线程就没有这种开销
- 锁
当然“Redis很快”更本质的原因在于：Redis基本都是内存操作，这种情况下单线程可以很高效地利用CPU。而多线程适用场景一般是：存在相当比例的IO和网络操作。
所以即使有上面的简单估算方法，也许看似合理，但实际上也未必合理，都需要结合系统真实情况（比如是IO密集型或者是CPU密集型或者是纯内存操作）和硬件环境（CPU、内存、硬盘读写速度、网络状况等）来不断尝试达到一个符合实际的合理估算值。
最后来一个“Dark Magic”估算方法（因为我暂时还没有搞懂它的原理），使用下面的类：
然后自己继承这个抽象类并实现它的三个抽象方法，比如下面是我写的一个示例（任务是请求网络数据），其中我指定期望CPU利用率为1.0（即100%），任务队列总大小不超过100,000字节：
得到的输出如下：
推荐的任务队列大小为2500，线程数为256，有点出乎意料之外。我可以如下构造一个线程池：
ThreadPoolExecutor pool =
new ThreadPoolExecutor(256, 256, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue(2500));【云栖号在线课堂】每天都有产品技术专家分享！
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原文发布时间：2020-04-16
本文作者：蒋小强
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