Java线程的调度与优先级详解

由于CPU的计算频率非常高，每秒计算数十亿次，因此可以将CPU的时间从毫秒的维度进行分段，每一小段叫作一个CPU时间片。

目前操作系统中主流的线程调度方式是：基于CPU时间片方式进行线程调度。线程只有得到CPU时间片才能执行指令，处于执行状态，没有得到时间片的线程处于就绪状态，等待系统分配下一个CPU时间片。由于时间片非常短，在各个线程之间快速地切换，因此表现出来的特征是很多个线程在“同时执行”或者“并发执行”。

线程的调度模型目前主要分为两种：分时调度模型和抢占式调度模型。

(1) 分时调度模型：系统平均分配CPU的时间片，所有线程轮流占用CPU，即在时间片调度的分配上所有线程“人人平等”

(2) 抢占式调度模型：系统按照线程优先级分配CPU时间片。优先级高的线程优先分配CPU时间片，如果所有就绪线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一些。

由于目前大部分操作系统都是使用抢占式调度模型进行线程调度，Java的线程管理和调度是委托给操作系统完成的，与之相对应，Java的线程调度也是使用抢占式调度模型，因此Java的线程都有优先级。

在Thread类中有一个实例属性和两个实例方法，专门用于进行线程优先级相关的操作。与线程优先级相关的成员属性为：

// 保存Thread线程实例的优先级，1~10之间
private int priority;
// 获取线程优先级
public final int getPriority(){//...}
// 设置线程优先级
public final void setPriority(int priority){//...}

Thread实例的priority属性默认是级别5，对应的类常量是NORM_PRIORITY。优先级最大值为10，最小值为1，Thread类中定义的三个优先级常量如下：

 public final static int MIN_PRIORITY = 1;
 public final static int NORM_PRIORITY = 5;
 public final static int MAX_PRIORITY = 10;

Java中使用抢占式调度模型进行线程调度。priority实例属性的优先级越高，线程获得CPU时间片的机会就越多，但也不是绝对的。

示例：

1、定义一个线程执行体，异步执行：

public class ThreadDemo extends Thread {
    private  long num = 0;
    public long getNum() {
        return num;
    }
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行体：死循环
       for(int i=0;;i++){
           num++;
       }
    }
}

2、创建10个线程，并设置不同的线程优先级，来执行线程执行体：

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadDemo[] threads = new ThreadDemo[10];
        for(int i=0;i<threads.length;i++){
            threads[i] = new ThreadDemo();
            // 设置线程优先级1~10
            threads[i].setPriority(i+1);
        }
        // 启动线程
        for(int i=0;i<threads.length;i++){
            threads[i].start();
        }
        // 等待线程1s
        Thread.sleep(1000);
        // 停止线程
        for(int i=0;i<threads.length;i++){
            threads[i].stop();
        }
        for(int i=0;i<threads.length;i++){
            System.out.println(threads[i].getName()
                    +"-优先级为-"+threads[i].getPriority()
                    +"-机会值为-"+threads[i].getNum());
        }
    }
}

在线程的run()方法中，设置了一个没有条件判断表达式的for循环，这是一个死循环，线程启动之后，永远也不会退出，直到线程被停止。那么，问题来了：如何停止这10个线程呢？这里使用Thread类的stop()实例方法，该方法的作用是终止线程的执行。

Thread类的stop()实例方法是一个过时的方法，也是一个不安全的方法。这里的安全指的是系统资源（文件、网络连接等）的安全——stop()实例方法可能导致资源状态不一致，或者说资源出现问题时很难定位。在实际开发过程中，不建议使用stop()实例方法。

3、运行结果：

Thread-0-优先级为-1-机会值为-0
Thread-1-优先级为-2-机会值为-0
Thread-2-优先级为-3-机会值为-0
Thread-3-优先级为-4-机会值为-0
Thread-4-优先级为-5-机会值为-3038296
Thread-5-优先级为-6-机会值为-4473657
Thread-6-优先级为-7-机会值为-2521154868
Thread-7-优先级为-8-机会值为-2537430692
Thread-8-优先级为-9-机会值为-2708120258
Thread-9-优先级为-10-机会值为-2690953898

演示示例中10个线程停下来之后，某个线程的实例属性opportunities的值越大，就表明该线程获得的CPU时间片越多。分析案例的执行结果，可以得出以下结论：

(1) 整体而言，高优先级的线程获得的执行机会更多。从实例中可以看到：优先级在5级以上的线程执行机会明显偏多，整体对比非常明显。

(2) 执行机会的获取具有随机性，优先级高的不一定获得的机会多。比如，例子中的thread-9比thread-8优先级高，但是thread-9所获得的机会反而偏少。

注意：

(1) 线程优先级会提示调度器优先调度该线程，它仅仅是一个提示，调度器可以忽略它。

(2) 如果CPU比较忙，那么优先级高的线程会获得更多的时间片，但是CPU闲时，优先级几乎没作用。

总结

本篇文章就到这里了，希望能够给你带来帮助，也希望您能够多多关注脚本之家的更多内容!