Java线程调度

        线程调度--分时调度模型和抢占式调度模型

        计算机通常只有一个CPU,在任意时刻只能执行一条机器指令,每个线程只有获得CPU的使用权才能执行指令.所谓多线程的并发运行,其实是指从宏观上看,各个线程轮流获得CPU的使用权,分别执行各自的任务.在运行池中,会有多个处于就绪状态的线程在等待CPU,JAVA虚拟机的一项任务就是负责线程的调度,线程调度是指按照特定机制为多个线程分配CPU的使用权.

 

        有两种调度模型:分时调度模型和抢占式调度模型。  

        分时调度模型是指让所有的线程轮流获得cpu的使用权,并且平均分配每个线程占用的CPU的时间片这个也比较好理解。Java虚拟机采用抢占式调度模型,是指优先让可运行池中优先级高的线程占用CPU,如果可运行池中的线程优先级相同,那么就随机选择一个线程,使其占用CPU。处于运行状态的线程会一直运行,直至它不得不放弃CPU。一个线程会因为以下原因而放弃CPU。

一个线程会因为以下原因而放弃CPU:

1 java虚拟机让当前线程暂时放弃CPU,转到就绪状态,使其它线程或者运行机会;  

2 当前线程因为某些原因而进入阻塞状态;  

3 线程结束运行;

需要注意的是,线程的调度不是跨平台的,它不仅仅取决于java虚拟机,还依赖于操作系统。在某些操作系统中,只要运行中的线程没有遇到阻塞,就不会放弃CPU;在某些操作系统中,即使线程没有遇到阻塞,也会运行一段时间后放弃CPU,给其它线程运行的机会。java的线程调度是不分时的,同时启动多个线程后,不能保证各个线程轮流获得均等的CPU时间片。如果希望明确地让一个线程给另外一个线程运行的机会,可以采取以下办法之一。调整各个线程的优先级,让处于运行状态的线程调用Thread.sleep()方法,让处于运行状态的线程调用Thread.yield()方法,让处于运行状态的线程调用另一个线程的join()方法。 

### Java 线程调度机制 Java线程调度Java虚拟机(JVM)和底层操作系统共同完成[^1]。具体来说,Java中的线程调度是基于优先级的抢占式调度,并且不同的JVM实现可能会有不同的调度策略。 #### 抢占式调度 vs 协作式调度Java中主要使用的是抢占式调度。这意味着线程调度器可以在任何时间中断当前正在运行的线程,并将CPU分配给其他优先级更高的线程。即使线程未完成其执行,调度器也能强制中断它。这种方式允许更好的响应系统的实时需求以及多任务环境下的高效运作[^5]。 相比之下,协作式调度则要求线程自行决定何时放弃处理器资源;只有当一个线程自愿让出控制权时才会发生上下文切换。然而,由于某些原因(比如程序错误),可能导致单个线程占用过多的时间片而不释放,从而影响整个应用程序性能甚至造成死锁情况的发生。因此,在实际应用开发过程中较少见到纯粹意义上的合作型方案被采纳。 #### 多级反馈队列算法 为了更公平合理地管理各个不同级别的活动单元之间的竞争关系,许多现代计算机系统采用了多级反馈队列(Multilevel Feedback Queue, MLFQ)作为核心组件之一参与到整体架构设计当中去。该方法通过设立若干个具有固定长度时间片大小差异化的循环缓冲区结构来存储待处理的任务列表,每当一轮轮询结束之后便会依据一定条件调整相应位置上的成员所属类别直至最终达到稳定状态为止。尽管这不是Java特有的特性,但是理解这一概念有助于深入了解Java线程调度的行为模式[^4]。 ```java // 设置线程优先级的例子 Thread thread = new Thread(() -> { System.out.println("Running..."); }); thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); // 或者 MIN_PRIORITY/NORM_PRIORITY ``` 在这个例子中展示了如何设定新创建出来的子线程的重要性级别。需要注意的是虽然可以指定数值范围内的任意整数作为参数传递进去,不过实际上能否生效取决于宿主机平台的具体支持程度以及配置状况等因素的影响。
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