[解決済み] スレッドの作成はなぜ高いと言われるのですか？

質問

Javaチュートリアルでは、Threadの作成にはコストがかかると言われています。しかし、なぜ高価なのでしょうか？Java Threadが作成されるとき、一体何が起こっていて、その作成が高価になるのでしょうか？私はその発言を真実と受け止めていますが、JVMにおけるThreadの生成のメカニズムに興味があるだけです。

スレッドライフサイクルのオーバーヘッド。スレッドの生成と停止は無料ではありません。実際のオーバーヘッドはプラットフォームによって異なりますが、スレッドの生成には時間がかかり、リクエスト処理にレイテンシーが発生し、JVMとOSによる何らかの処理動作が必要になります。ほとんどのサーバーアプリケーションのように、リクエストが頻繁で軽量な場合、リクエストごとに新しいスレッドを作成すると、かなりのコンピューティングリソースを消費してしまいます。

から Java並行処理の実際

Brian Goetz、Tim Peierls、Joshua Bloch、Joseph Bowbeer、David Holmes、Doug Lea 著

印刷 ISBN-10: 0-321-34960-1

解決するには？

なぜスレッドを作成するのか と言われています。 が高いのでしょうか？

なぜなら、>>は<高いからです。

Java のスレッド作成は、それなりに手間がかかるので、高価です。

• スレッドスタック用に大きなメモリブロックを確保し、初期化する必要があります。
• ホストOSにネイティブスレッドを作成/登録するためにシステムコールを行う必要があります。
• ディスクリプタを作成し、初期化し、JVM内部データ構造に追加する必要があります。

例えば、スレッドスタック、スタックから到達可能なすべてのオブジェクト、JVMスレッド記述子、OSネイティブスレッド記述子などです。

これらすべてのコストはプラットフォームによって異なりますが、私がこれまで出会ったどのJavaプラットフォームでも、決して安くはないものでした。

Googleで検索すると 旧ベンチマーク このレポートでは、Sun Java 1.4.1 と 2002 年代のデュアルプロセッサ Xeon で 2002 年代の Linux を実行した場合、スレッド作成レートが毎秒 4000 になることが報告されています。 もっと現代的なプラットフォームなら、もっといい数字が出るでしょうし、その方法論についてはコメントできませんが、少なくとも次のような目安にはなるでしょう。 高い スレッドの作成は、おそらく

Peter Lawrey氏のベンチマークによると、最近のスレッド作成は絶対的にかなり高速化しているようですが、JavaやOSの改良、あるいはプロセッサの高速化がどの程度影響しているかは不明です。 しかし、彼の数値は なお スレッドプールを使用した場合、毎回新しいスレッドを作成/開始する場合に比べて、150倍以上改善されることを示しています。 (そして彼は、これはすべて相対的なものであると指摘しています...)

上記はグリーンスレッドではなくネイティブスレッドを想定していますが、最近のJVMは性能上の理由からすべてネイティブスレッドを使用しています。 グリーンスレッドは作成コストが安いかもしれませんが、他の部分でその代償を払うことになります。

更新：OpenJDK Loomプロジェクト は、特に標準的なJavaスレッドの軽量な代替品を提供することを目的としています。 提案されているのは 仮想スレッド これは、ネイティブスレッドとグリーンスレッドのハイブリッドである。 簡単に言うと、仮想スレッドは、並列実行が必要なときにネイティブスレッドの下で使用するグリーンスレッドの実装のようなものです。

現在（2021年1月）、Project Loomの作業はまだプロトタイピングの段階であり、（AFAIK）Javaバージョンのリリースは目標とされていない。

Javaスレッドのスタックが実際にどのように割り当てられるのか、少し調べてみました。 Linux上のOpenJDK 6の場合、スレッドスタックは、以下の呼び出しによって割り当てられます。 pthread_create がネイティブスレッドを生成します。 (JVMは pthread_create を使用すると、事前に割り当てられたスタックを使用することができます)。

そして、その中の pthread_create を呼び出すと、スタックが確保されます。 mmap を次のようにします。

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

によると man mmap は、その MAP_ANONYMOUS フラグを使用すると、メモリはゼロに初期化されます。

このように、新しいJavaスレッドスタックがゼロになることは（JVMの仕様上）必須ではなくても、実際には（少なくともLinux上のOpenJDK 6では）ゼロになっています。