面试题：Java线程池中如何合理设置核心线程数来避免OOM问题

Question

在Java线程池场景下，阐述如何依据任务类型、系统资源（如CPU核心数、内存大小）等因素，合理设置核心线程数，以有效避免因线程数过多导致的OOM（OutOfMemory）问题。

Answer 1

依据任务类型设置核心线程数

1. CPU密集型任务：CPU密集型任务主要是进行大量的计算，几乎不会进行I/O操作。对于这类任务，核心线程数应尽量接近CPU核心数，以充分利用CPU资源，避免过多线程切换带来的开销。一般设置核心线程数为 CPU核心数 + 1。这样在某个线程偶尔因为页缺失等原因阻塞时，额外的一个线程可以确保CPU依然保持忙碌状态。例如，在一个4核心的CPU上运行CPU密集型任务，核心线程数可设置为5。
2. I/O密集型任务：I/O密集型任务在执行过程中会频繁等待I/O操作完成，如文件读写、网络请求等。由于I/O操作速度相对较慢，线程在等待I/O时会处于空闲状态，此时可以设置较多的核心线程数，以便在I/O等待期间，其他线程能够继续使用CPU资源。通常可以将核心线程数设置为 2 * CPU核心数。例如，在4核心的CPU上运行I/O密集型任务，核心线程数可设置为8。这是因为在I/O等待期间，线程让出CPU，其他线程可以利用这些空闲的CPU时间片，从而提高整体的系统利用率。

依据系统资源设置核心线程数

1. CPU核心数：这是决定核心线程数的关键因素之一。正如上述任务类型分析中提到的，要根据CPU核心数来适配不同类型任务的线程数。在获取CPU核心数时，可以使用 Runtime.getRuntime().availableProcessors() 方法。例如：

int cpuCores = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
// 根据任务类型设置核心线程数
int corePoolSize = 0;
if (isCpuIntensiveTask) {
    corePoolSize = cpuCores + 1;
} else {
    corePoolSize = 2 * cpuCores;
}

2. 内存大小：虽然线程主要消耗的是CPU资源，但每个线程也会占用一定的内存空间，如线程栈。如果线程数过多，可能会导致内存不足，引发OOM问题。在设置核心线程数时，需要考虑系统剩余内存能够支撑多少线程。一般来说，一个Java线程栈大小默认为1M左右（可通过 -Xss 参数调整）。假设系统内存为8G，除去操作系统和其他进程占用的内存，可用内存为4G。如果每个线程栈大小为1M，理论上最多能创建约4000个线程。但实际应用中，还需要为堆内存等其他部分预留空间，所以实际可创建的线程数会远小于这个值。因此，在设置核心线程数时，要综合考虑系统内存，避免因线程数过多耗尽内存。例如，如果系统内存紧张，即使是I/O密集型任务，也不能将核心线程数设置得过高。可以通过计算剩余可用内存，并结合每个线程预计占用的内存，来估算合理的核心线程数上限。例如：

// 假设每个线程栈大小为1M
long threadStackSize = 1024 * 1024; 
// 获取系统总内存和剩余内存
long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();
long freeMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
// 估算可创建的线程数上限
long maxThreads = (freeMemory / threadStackSize) - 100; // 预留100个线程空间给其他用途
// 根据任务类型和估算结果设置核心线程数
int corePoolSize = 0;
if (isCpuIntensiveTask) {
    corePoolSize = Math.min(Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1, maxThreads);
} else {
    corePoolSize = Math.min(2 * Runtime.getRuntime().availableProcessors(), maxThreads);
}

通过综合考虑任务类型和系统资源（CPU核心数、内存大小），可以较为合理地设置Java线程池的核心线程数，有效避免因线程数过多导致的OOM问题。