JVM可支持的最大線程數

工作中碰到過這個問題好幾次了,覺得有必要總結一下,所以有了這篇文章,這篇文章分爲三個部分:認識問題、分析問題、解決問題。

 

一、認識問題:

首先我們通過下面這個 測試程序 來認識這個問題:
運行的環境 (有必要說明一下,不同環境會有不同的結果):32位 Windows XP,Sun JDK 1.6.0_18, eclipse 3.4,
測試程序:

Java代碼 複製代碼 收藏代碼

  1. import java.util.concurrent.CountDownLatch;   
  2.   
  3. public class TestNativeOutOfMemoryError {   
  4.   
  5.     public static void main(String[] args) {   
  6.   
  7.         for (int i = 0;; i++) {   
  8.             System.out.println("i = " + i);   
  9.             new Thread(new HoldThread()).start();   
  10.         }   
  11.     }   
  12.   
  13. }   
  14.   
  15. class HoldThread extends Thread {   
  16.     CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(1);   
  17.   
  18.     public HoldThread() {   
  19.         this.setDaemon(true);   
  20.     }   
  21.   
  22.     public void run() {   
  23.         try {   
  24.             cdl.await();   
  25.         } catch (InterruptedException e) {   
  26.         }   
  27.     }   
  28. }  

 

 

不指定任何JVM參數,eclipse中直接運行輸出,看到了這位朋友了吧:
i = 5602
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
    at java.lang.Thread.start0(Native Method)
    at java.lang.Thread.start(Thread.java:597)
    at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:20)

 

二、分析問題:

這個異常問題本質原因是我們創建了太多的線程,而能創建的線程數是有限制的,導致了異常的發生。能創建的線程數的具體計算公式如下:
(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory) / (ThreadStackSize) = Number of threads
MaxProcessMemory  指的是一個進程的最大內存
JVMMemory               JVM內存
ReservedOsMemory  保留的操作系統內存
ThreadStackSize        線程棧的大小

在java語言裏, 當你創建一個線程的時候,虛擬機會在JVM內存創建一個Thread對象同時創建一個操作系統線程,而這個系統線程的內存用的不是JVMMemory,而是系統中剩下的內存(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory)。


結合上面例子我們來對公式說明一下:
MaxProcessMemory 在32位的 windows下是 2G
JVMMemory   eclipse默認啓動的程序內存是64M
ReservedOsMemory  一般是130M左右
ThreadStackSize 32位 JDK 1.6默認的stacksize 325K左右
公式如下:
(2*1024*1024-64*1024-130*1024)/325 = 5841
公式計算所得5841,和實踐5602基本一致(有偏差是因爲ReservedOsMemory不能很精確)

由公式得出結論:你給JVM內存越多,那麼你能創建的線程越少,越容易發生java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread。

咦,有點揹我們的常理,恩,讓我們來驗證一下,依舊使用上面的測試程序,加上下面的JVM參數,測試結果如下:
ThreadStackSize      JVMMemory                     能創建的線程數
默認的325K             -Xms1024m -Xmx1024m        i = 2655
默認的325K             -Xms1224m -Xmx1224m        i = 2072
默認的325K             -Xms1324m -Xmx1324m        i = 1753
默認的325K             -Xms1424m -Xmx1424m        i = 1435
-Xss1024k               -Xms1424m -Xmx1424m        i = 452
完全和公式一致。

三、解決問題:
1, 如果程序中有bug,導致創建大量不需要的線程或者線程沒有及時回收,那麼必須解決這個bug,修改參數是不能解決問題的。
2, 如果程序確實需要大量的線程,現有的設置不能達到要求,那麼可以通過修改MaxProcessMemory,JVMMemory,ThreadStackSize這三個因素,來增加能創建的線程數:
a, MaxProcessMemory 使用64位操作系統
b, JVMMemory   減少JVMMemory的分配
c, ThreadStackSize  減小單個線程的棧大小

四、其他:

在java應用中,有時候會出現這樣的錯誤:OutOfMemoryError: unable to create new native thread.這種怪事是因爲JVM已經被系統分配了大量的內存(比如1.5G),並且它至少要佔用可用內存的一半。有人發現,在線程個數很多的情況下,你分配給JVM的內存越多,那麼,上述錯誤發生的可能性就越大。

每一個32位的進程最多可以使用2G的可用內存,因爲另外2G被操作系統保留。這裏假設使用1.5G給JVM,那麼還餘下500M可用內存。這500M內存中的一部分必須用於系統dll的加載,那麼真正剩下的也許只有400M,現在關鍵的地方出現了:當你使用Java創建一個線程,在JVM的內存裏也會創建一個Thread對象,但是同時也會在操作系統裏創建一個真正的物理線程(參考JVM規範),操作系統會在餘下的400兆內存裏創建這個物理線程,而不是在JVM的1500M的內存堆裏創建。在jdk1.4裏頭,默認的棧大小是256KB,但是在jdk1.5裏頭,默認的棧大小爲1M每線程,因此,在餘下400M的可用內存裏邊我們最多也只能創建400個可用線程。

這樣結論就出來了,要想創建更多的線程,你必須減少分配給JVM的最大內存。還有一種做法是讓JVM宿主在你的JNI代碼裏邊。

給出一個有關能夠創建線程的最大個數的估算公式:

(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory) / (ThreadStackSize) = Number of threads

對於jdk1.5而言,假設操作系統保留120M內存:
1.5GB JVM: (2GB-1.5Gb-120MB)/(1MB) = ~380 threads
1.0GB JVM: (2GB-1.0Gb-120MB)/(1MB) = ~880 threads

對於棧大小爲256KB的jdk1.4而言,
1.5GB allocated to JVM: ~1520 threads
1.0GB allocated to JVM: ~3520 threads

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