如何根据 CPU 内核扩展线程？

Question

我想用 Java 中的多线程解决数学问题。我的数学问题可以分成多个工作单元，我想在几个线程中解决。

我不想让固定数量的线程在上面工作，而是让线程数量与 CPU 内核的数量相匹配。我的问题是，我在互联网上找不到一个简单的教程。我发现的都是固定线程的例子。

如何做到这一点？可以举个例子吗？

Answer 1

您可以使用静态运行时方法availableProcessors 来确定Java 虚拟机可用的进程数。确定可用处理器的数量后，创建该数量的线程并相应地拆分您的工作。

更新：为了进一步说明，线程只是 Java 中的一个对象，因此您可以像创建任何其他对象一样创建它。因此，假设您调用上述方法并发现它返回 2 个处理器。惊人的。现在，您可以创建一个生成新线程的循环，并为该线程拆分工作，并触发该线程。这里有一些伪代码来说明我的意思：

int processors = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
for(int i=0; i < processors; i++) {
  Thread yourThread = new AThreadYouCreated();
  // You may need to pass in parameters depending on what work you are doing and how you setup your thread.
  yourThread.start();
}

有关创建自己的线程的更多信息，head to this tutorial。此外，您可能希望查看 Thread Pooling 以创建线程。

Answer 2

您可能也想查看 java.util.concurrent 框架来处理这些东西。 比如：

ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
// Do work using something like either
e.execute(new Runnable() {
        public void run() {
            // do one task
        }
    });

或

    Future<String> future = pool.submit(new Callable<String>() {
        public String call() throws Exception {
            return null;
        }
    });
    future.get();  // Will block till result available

这比处理自己的线程池等要好得多。

Answer 3

选项 1：

newWorkStealingPool 来自Executors

public static ExecutorService newWorkStealingPool()

使用所有可用处理器作为其目标并行级别创建一个工作窃取线程池。

使用此 API，您无需将核心数传递给 ExecutorService。

从grepcode实现这个API

/**
     * Creates a work-stealing thread pool using all
     * {@link Runtime#availableProcessors available processors}
     * as its target parallelism level.
     * @return the newly created thread pool
     * @see #newWorkStealingPool(int)
     * @since 1.8
     */
    public static ExecutorService newWorkStealingPool() {
        return new ForkJoinPool
            (Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
             ForkJoinPool.defaultForkJoinWorkerThreadFactory,
             null, true);
    }

选项 2：

newFixedThreadPool API 来自 Executors 或 other newXXX constructors，返回 ExecutorService

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)

将 nThreads 替换为 Runtime.getRuntime().availableProcessors()

选项 3：

ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                      int maximumPoolSize,
                      long keepAliveTime,
                      TimeUnit unit,
                      BlockingQueue<Runnable> workQueue)

将Runtime.getRuntime().availableProcessors() 作为参数传递给maximumPoolSize。

Answer 4

Doug Lea（并发包的作者）有这篇论文可能相关： http://gee.cs.oswego.edu/dl/papers/fj.pdf

Java SE 7 中添加了 Fork Join 框架。以下是更多参考资料：

http://www.ibm.com/developerworks/java/library/j-jtp11137/index.html Brian Goetz 的文章

http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/fork-join-422606.html

Answer 5

标准方法是 Runtime.getRuntime().availableProcessors() 方法。 在大多数标准 CPU 上，您将在此处返回最佳线程数（这不是实际的 CPU 核心数）。因此，这就是您要寻找的。​​p>

例子：

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

不要忘记像这样关闭执行器服务（否则您的程序不会退出）：

service.shutdown();

这里只是简要概述如何设置基于未来的 MT 代码（题外话，用于说明）：

CompletionService<YourCallableImplementor> completionService = 
    new ExecutorCompletionService<YourCallableImplementor>(service);
    ArrayList<Future<YourCallableImplementor>> futures = new ArrayList<Future<YourCallableImplementor>>();
    for (String computeMe : elementsToCompute) {
        futures.add(completionService.submit(new YourCallableImplementor(computeMe)));
    }

然后你需要跟踪你期望有多少结果并像这样检索它们：

try {
  int received = 0;
  while (received < elementsToCompute.size()) {
     Future<YourCallableImplementor> resultFuture = completionService.take(); 
     YourCallableImplementor result = resultFuture.get();
     received++; 
  }
} finally {
  service.shutdown();
}

Answer 6

在 Runtime 类上，有一个名为 availableProcessors() 的方法。你可以用它来计算你有多少个 CPU。由于您的程序受 CPU 限制，您可能希望（至多）每个可用 CPU 有一个线程。