Как получить количество потоков в процессе Java
Поток — это основная единица параллелизма в Java. В большинстве случаев пропускная способность приложения увеличивается, когда создается несколько потоков для параллельного выполнения задач.
Однако всегда есть точка насыщения. В конце концов, пропускная способность приложения зависит от ресурсов процессора и памяти. После определенного предела увеличение количества потоков может привести к переполнению памяти, переключению контекста потока и т. д.
Таким образом, хорошей отправной точкой при устранении неполадок с нехваткой памяти в приложении Java является мониторинг количества потоков. В этом руководстве мы рассмотрим некоторые способы проверки количества потоков, созданных процессом Java.
2. Графические средства мониторинга Java
Самый простой способ увидеть количество потоков в Java — использовать графический инструмент, такой как Java VisualVM . Помимо потоков приложения, Java VisualVM также перечисляет GC или любые другие потоки, используемые приложением, такие как потоки JMX .
Кроме того, он также показывает статистику, такую как состояния потоков, а также их продолжительность:
Мониторинг количества потоков — самая основная функция Java VisualVM. Вообще говоря, графические инструменты более продвинуты и позволяют отслеживать приложение в реальном времени. Например, Java VisualVM позволяет нам отбирать трассировки стека ЦП и, таким образом, находить класс или метод, которые могут вызвать узкое место ЦП.
Java VisualVM распространяется вместе с установкой JDK на компьютерах с Windows. Для приложений, развернутых в Linux, нам необходимо удаленно подключиться к приложению. Для этого требуются аргументы виртуальной машины JMX .
Поэтому такие инструменты не будут работать, если приложение уже запущено без этих параметров. В следующем разделе мы увидим, как мы можем получить количество потоков с помощью инструментов командной строки.
3. API-интерфейсы Java
В некоторых случаях нам может понадобиться узнать количество потоков внутри самого приложения. Например, для отображения на панелях мониторинга или в журналах.
В таких случаях мы полагаемся на API-интерфейсы Java, чтобы получить количество потоков. К счастью, в классе Thread есть API activeCount() : «
public class FindNumberofThreads public static void main(String[] args) System.out.println("Number of threads " + Thread.activeCount()); > > Thread’ом Java не испортишь: Часть I — потоки
Многопоточность в Java была заложена с самых первых дней. Поэтому давайте кратко ознакомимся с тем, про что это — многопоточность. Возьмём за точку отсчёта официальный урок от Oracle: «Lesson: The «Hello World!» Application». Код нашего Hello World приложения немного изменим на следующий:
args — это массив входных параметров, передаваемых при запуске программы. Сохраним данный код в файл с именем, которое совпадает с именем класса и с расширением .java . Скомпилируем при помощи утилиты javac: javac HelloWorldApp.java После этого вызовем наш код с каким-нибудь параметром, например, Roger: java HelloWorldApp Roger У нашего кода сейчас есть серьёзный изъян. Если не передать никакой аргумент (т.е. выполнить просто java HelloWorldApp), мы получим ошибку:
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 0 at HelloWorldApp.main(HelloWorldApp.java:3) Возникло исключение (т.е. ошибка) в thread (в потоке) с именем main . Получается, в Java есть какие-то потоки? Отсюда начинается наш путь.
Java и потоки
Чтобы разобраться, что такое поток, надо понять, как происходит запуск Java приложения. Давайте изменим наш код следующим образом:
Теперь давайте скомпилируем это снова при помощи javac. Далее для удобства запустим наш Java код в отдельном окне. В Windows это можно сделать так: start java HelloWorldApp . Теперь при помощи утилиты jps посмотрим, какую информацию нам сообщит Java: Первое число — это PID или Process ID, идентификатор процесса. Что такое процесс?
Процесс — это совокупность кода и данных, разделяющих общее виртуальное адресное пространство. При помощи процессов выполнение разных программ изолировано друг от друга: каждое приложение использует свою область памяти, не мешая другим программам. Более подробно советую ознакомиться в статье: «https://habr.com/post/164487/». Процесс не может существовать без потоков, поэтому если существует процесс, в нём существует хотя бы один поток. Как же это происходит в Java? Когда мы запускаем Java программу, ее выполнение начинается с метода main . Мы как бы входим в программу, поэтому этот особый метод main называется точкой входа, или «entry point». Метод main всегда должен быть public static void , чтобы виртуальная машина Java (JVM) смогла начать выполнение нашей программы. Подробнее см. «Why is the Java main method static?». Получается, что java launcher (java.exe или javaw.exe) — это простое приложение (simple C application): оно загружает различные DLL, которые на самом деле являются JVM. Java launcher выполняет определённый набор Java Native Interface (JNI) вызовов. JNI — это механизм, соединяющий мир виртуальной машины Java и мир C++. Получается, что launcher — это не JVM, а её загрузчик. Он знает, какие правильные команды нужно выполнить, чтобы запустилась JVM. Знает, как организовать всё необходимое окружение при помощи JNI вызовов. В эту организацию окружения входит и создание главного потока, который обычно называется main . Чтобы нагляднее рассмотреть, какие живут потоки в java процессе, используем программу jvisualvm, которая входит в поставку JDK. Зная pid процесса, мы можем открыть данные сразу по нему: jvisualvm —openpid айдипроцесса 
Интересно, что каждый поток имеет свою обособленную область в памяти, выделенной для процесса. Эту структуру памяти называют стеком. Стек состоит из фрэймов. Фрэйм — это точка вызова метода, execution point. Также фрэйм может быть представлен как StackTraceElement (см. Java API для StackTraceElement). Подробнее про память, выделяемую каждому потоку, можно прочитать тут. Если посмотреть на Java API и поискать там слово Thread, мы увидим, что есть класс java.lang.Thread. Именно этот класс представляет в Java поток, и с ним нам и предстоит работать. 
java.lang.Thread
- Не вызван метод Runtime.exit
- Все НЕ демон-потоки завершили свою работу (как без ошибок, так и с выбрасыванием исключений)
public static void main(String []args)
Группы позволяют упорядочить управление потоками и вести их учёт. Помимо групп, у потоков есть свой обработчик исключений. Взглянем на пример:
public static void main(String []args) < Thread th = Thread.currentThread(); th.setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() < @Override public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) < System.out.println("Возникла ошибка: " + e.getMessage()); >>); System.out.println(2/0); > Деление на ноль вызовет ошибку, которая будет перехвачена обработчиком. Если обработчик не указывать самому, отработает реализация обработчика по умолчанию, которая будет в StdError выводить стэк ошибки. Подробнее можно прочитать в обзоре http://pro-java.ru/java-dlya-opytnyx/obrabotchik-neperexvachennyx-isklyuchenij-java/». Кроме того, у потока есть приоритет. Подробнее про приоритеты можно прочитать в статье «Java Thread Priority in Multithreading».
Создание потока
Как и сказано в документации, у нас 2 способа создать поток. Первый — создать своего наследника. Например:
public class HelloWorld < public static class MyThread extends Thread < @Override public void run() < System.out.println("Hello, World!"); >> public static void main(String []args) < Thread thread = new MyThread(); thread.start(); >> Как видим, запуск задачи выполняется в методе run , а запуск потока в методе start . Не стоит их путать, т.к. если мы запустим метод run напрямую, никакой новый поток не будет запущен. Именно метод start просит JVM создать новый поток. Вариант с потомком от Thread плох уже тем, что мы в иерархию классов включаем Thread. Второй минус — мы начинаем нарушать принцип «Единственной ответственности» SOLID, т.к. наш класс становится одновременно ответственным и за управление потоком и за некоторую задачу, которая должна выполняться в этом потоке. Как же правильно? Ответ находится в том самом методе run , который мы переопределяем:
Здесь target — это некоторый java.lang.Runnable , который мы можем передать для Thread при создании экземпляра класса. Поэтому, мы можем сделать так:
public class HelloWorld < public static void main(String []args)< Runnable task = new Runnable() < public void run() < System.out.println("Hello, World!"); >>; Thread thread = new Thread(task); thread.start(); > > А ещё Runnable является функциональным интерфейсом начиная с Java 1.8. Это позволяет писать код задач для потоков ещё красивее:
public static void main(String []args) < Runnable task = () ->< System.out.println("Hello, World!"); >; Thread thread = new Thread(task); thread.start(); > Итого
Итак, надеюсь, из сего повестования понятно, что такое поток, как они существуют и какие базовые операции с ними можно выполнять. В следующей части стоит разобраться, как потоки взаимодействуют друг с другом и какой у них жизненный цикл. #Viacheslav