我真的需要多少线程？

Question

我正在构建一个带有 GUI 和基于套接字的服务器的 Java 应用程序，并且我经常遇到应用程序的一部分卡住等待另一部分的问题（主要是 GUI 等待服务器 - 不令人惊讶。有几次我设法避免了这些错误，相反，我发现自己在启动后几乎立即到达了main 方法的末尾。（应用程序可能会或可能不会继续运行，这取决于是否有任何 GUI 可见或不是，但我认为 main 方法不应该在程序实际退出之前返回......）

我对申请的要求如下：

• 它应该能够同时处理未指定数量的客户端
• 服务器和客户端之间的通信可以双向进行，不一定每隔一圈；有时服务器会发送一堆消息并仅从某些客户端获得回复，有时则相反。
• 客户端连接永远不会“为时已晚” - 只要服务器应用程序正在运行，服务器套接字就需要不断地接受连接。
• 在整个过程中，GUI 应该不受服务器和客户端相互等待的影响。通过后台线程更改的其他对象（主要是模型）上的事件侦听器对 GUI 进行更新。

我尝试了以下方法，但似乎无法正确。

• main 方法的 1 个线程和它创建的对象（控制器、模型等）执行的“常规”工作。这是我有时会遇到问题的线程，因为它不在任何地方都存在并且过早地从main 返回。
• 使用EventQueue.invokeLater(new Runnable() { ... });，我在 UI 线程上执行所有实际的 GUI 操作，但这些调用都不是“幸存的”线程，因此它们基本上只是在主线程之外异步工作。
• ServerSocket 的 1 个线程能够继续侦听新连接。
• 每个客户端有 1 个线程，以便能够监听来自客户端的消息。我不确定这里是否还需要另一个线程，以便能够“乱序”发送消息，即无需等待先接收消息。

我以前从未编写过（真正的）多线程应用程序，所以这对我来说是全新的领域。但是，我不相信这个问题以前没有成功解决过 - 甚至很多次都已经发展出某种最佳实践。

它们是什么？此应用程序的良好架构是什么？

Answer 1

这个问题有很多不同的答案，但我能想到的最好的规则是你需要一个 UI 线程（你没有说你在 GUI 上使用什么，但你提到了invokeLater，所以我在想 Swing），然后是一个或多个线程来处理客户端。每个客户端都不需要一个线程；改为使用 java.nio 类进行异步 I/O。您可能希望使客户端处理线程的总数可以在运行时配置；范围会很小，比如一到四个。

运行应用程序的机器（如果它真的是服务器）可能能够处理四个（例如，双双核机器）到十六个（四核四核）实际并发执行线程（显然，服务器级机器的内核比这更多，但你明白了），当然，你正在与架构上运行的所有其他服务共享这些机器。因此，拥有大量线程只会导致大量上下文切换。上下文切换很便宜，但远非免费，如果可以避免的话，CPU 可以更有用地做其他事情了。

有关使用 NIO 编码以使用最少线程处理大量客户端的服务器应用程序示例，您可以查看Netty 的源代码。事实上，您甚至可以只考虑使用 Netty 并围绕其处理 I/O 构建应用程序逻辑。

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旁注：

应用程序可能会或可能不会继续运行，这取决于是否有任何可见的 GUI，但我认为 main 方法不应该在程序实际退出之前返回......

main 将在您让它结束时立即结束。只要有未完成的运行线程，JVM 就会继续运行。如果您希望main 在退出之前等待其他线程，请使用Thread#join 加入它们。 join 导致当前线程等待，直到您调用 join 的线程终止（join 的某些重载提供超时，因此如果被调用线程在给定时间段内未终止，则调用线程可以恢复） .比较不带参数运行与带参数运行时的以下输出（任何参数，参数的内容都无关紧要）：

public class JoinExample implements Runnable {

    public static final void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(new JoinExample());

        System.out.println("Starting thread");
        t.start();

        if (args.length > 0) {
            System.out.println("Joining thread");
            while (t.isAlive()) {
                try {
                    t.join();
                }
                catch (InterruptedException ie) {
                }
            }
        }

        System.out.println("main exiting");
    }

    public void run() {
        long    stop = System.currentTimeMillis() + 2000;

        System.out.println("Thread starting");
        while (System.currentTimeMillis() < stop) {
            // Sleep a mo
            try {
                Thread.currentThread().sleep(250);
            }
            catch (InterruptedException ie) {
            }
            System.out.println("Thread still running");
        }
        System.out.println("Thread stopping");
    }
}

综上所述，您可能希望让main 线程终止，因为UI 线程将是Swing 创建的事件调度程序线程。有关线程和摆动的更多信息 here 和 here。