Java为什么创建线程据说很昂贵？

轩辕嘉平

2023-03-14

问题内容：

创建线程很昂贵。但是为什么价格昂贵呢？当创建Java线程使创建过程变得昂贵时，究竟发生了什么？我认为该说法是正确的，但是我只是对JVM中的线程创建机制感兴趣。

线程生命周期开销。线程创建和拆除不是免费的。实际开销因平台而异，但是线程创建会花费时间，从而在请求处理中引入延迟，并且需要JVM和OS进行某些处理活动。如果请求是频繁且轻量的（如在大多数服务器应用程序中一样），则为每个请求创建一个新线程可能会消耗大量计算资源。

问题答案：

Java线程的创建非常昂贵，因为其中涉及大量工作：

必须为线程堆栈分配并初始化一大块内存。
需要进行系统调用以在主机OS中创建/注册本机线程。
需要创建，初始化描述符并将其添加到JVM内部数据结构中。
从某种意义上说，只要线程处于活动状态，它就束缚资源，这也很昂贵；例如线程堆栈，可从堆栈访问的任何对象，JVM线程描述符，OS本机线程描述符。

所有这些东西的成本是特定于平台的，但是在我遇到过的任何Java平台上，它们都不便宜。

谷歌搜索发现我有一个旧的基准，该基准报告说，在运行2002老式Linux的2002老式双处理器Xeon上，在Sun Java 1.4.1上线程创建速率约为4000每秒。一个更现代的平台将提供更多的数据……而我无法评论该方法论……但至少，它为可能创建线程的成本提供了保证。

彼得·劳瑞（Peter Lawrey）的基准测试表明，从绝对意义上讲，如今的线程创建速度显着提高，但尚不清楚其中有多少是由于Java和/或操作系统的改进或更高的处理器速度所致。但是，如果你使用线程池，而不是每次都创建/启动一个新线程，那么他的数据仍然表明改进了150倍以上。（他指出这都是相对的…）

（以上假定“本地线程”而不是“绿色线程”，但是现代JVM出于性能原因都使用本地线程。绿色线程创建起来可能更便宜，但你可以在其他方面为此付出代价。）

我做了一些挖掘工作，以了解如何真正分配Java线程的堆栈。对于Linux上的OpenJDK 6，线程堆栈是通过调用分配给pthread_create创建本地线程的。（JVM不会传递pthread_create预分配的堆栈。）

然后，在pthread_create栈内通过调用分配mmap如下：

mmap(0, attr.__stacksize, 
     PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC, 
     MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0)

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根据man mmap，该MAP_ANONYMOUS标志使内存初始化为零。

因此，即使并非必须（根据JVM规范）将新的Java线程栈置零，但实际上（至少对于Linux上的OpenJDK 6）将它们置零。