线程的调度、线程状态图和定时器

一、线程的调度

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。所谓多线程的并发执行，其实是指从宏观上看，各个线程轮流获得CPU的使用权，分别执行各自的业务。

1.分时调度模型

在可运行池中，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。

线程的调度是指按照特定的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线程轮流获得CPU的使用权，并且平均分配每个线程占用CPU的时间片。

Java虚拟机采用抢占式调度模型，它是指优先让可运行池中优先级高的线程占用CPU，如果可运行池中线程的优先级相同，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，直到它不得不放弃CPU。

2.一个线程放弃CPU的原因

1）Java虚拟机让当前线程暂时放弃CPU，转到就绪状态，使其它线程获得运行机会。

2）当前线程因为某些原因而进入阻塞状态。

3）线程运行结束。

注意：

1）线程的调度不是跨平台的，它不仅取决于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，即使运行中的线程没有遇到阻塞，也会在运行一段时间后放弃CPU，给其它线程运行的机会。

2）Java线程的调度不是分时的，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。

public class MyTest extends Thread {
    private static StringBuffer sb=new StringBuffer();//sb为静态全局变量，每个线程都可以向它添加变量。
    private static int count=0;
    @Override
    public void run() {
        for(int a=0;a<20;a++){
            sb.append(currentThread().getName()+":"+count+" ");
            if(++count%10==0){
                sb.append("\n");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyTest test1=new MyTest();
        test1.setName("test1");
        MyTest test2=new MyTest();
        test2.setName("test2");
        test1.start();
        test2.start();
        while(test1.isAlive()||test2.isAlive()){
            try {
                Thread.sleep(500);//只要线程1和线程2有一个存活，就等待线程执行。
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println(sb);//当两个线程运行结束，打印字符串。
    }
}

在主线程中，只要线程1和线程2有一个没有一个运行完，主线程就等待0.5秒等待线程运行完，然后打印出字符串。每次运行，结果可能都不一样。

3.一个线程让出CPU，让另一个线程执行的方法

1）调整各个线程的优先级。

2）让处于运行状态的线程调用Thread.sleep()。

3）让处于运行状态的线程调用Thread.yield()，但要注意该方法只能让CPU执行处于同等优先级的线程。

4）让处于运行状态的线程调用另一个线程的join()。

二、线程的状态（补充）

阻塞状态

指线程由于某些原因放弃CPU，暂时停止运行。当线程处于阻塞状态时，Java虚拟机不会为线程分配CPU，直到线程重新进入就绪状态，它才会有机会转到运行状态。

阻塞状态可以分为3种：

1）位于对象等待池中的阻塞状态：当线程处于运行状态时，如果执行了某个对象的wait()，Java虚拟机就会把线程放到这个对象的等待池中。

2）位于对象池中的阻塞状态：当线程处于运行状态，试图获得某个对象的同步锁时，如果该对象的同步锁已经被其它线程占用，Java虚拟机就会把这个线程放到这个对象的锁池中。

3）其它阻塞状态：当前线程执行了sleep()，或者调用了其它线程的join()方法，或者发出了I/O请求时，就会进入这个状态。

三、定时器

在JDK的java.util包中提供了一个实用类定时器Timer，它能够执行特定的任务。TimerTask类表示定时器执行的一项任务。

1.TimerTask类

public abstract class TimerTask implements Runnable

通过TimerTask类的声明，我们可以看出该类继承了Runnable类。通过该类，可以由定时器进行一次性或重复执行的任务。它的方法有：

//构造方法   
 protected TimerTask() {
    }//创建一个新的计时器任务
//其它方法
public abstract void run();//定义具体执行的任务，由子类覆写。表示定时器需要定时完成的任务。
public boolean cancel();//取消此计时器任务
public long scheduledExecutionTime();//返回此任务最近实际执行的预定执行时间。

2.Timer类

该类的主要功能是线程调度任务以供将来在后台线程中执行的功能。任务可以安排一次执行，也可以定期重复执行。Timer类的方法：

//构造方法
public Timer();//创建一个定时器。
public Timer(boolean isDaemon);//创建一个新的定时器，如果参数为true，则将该线程设置为守护线程。
public Timer(String name);//创建一个定时器，并指定线程名称。
public Timer(String name, boolean isDaemon);//创建一个定时器，制定名称和是否是守护线程。
//其它方法（部分）
public void cancel();//终止此定时器，丢弃任何当前计划的任务。
public int purge();//从该计时器的任务队列中删除所有取消的任务。
public void schedule(TimerTask task, long delay);//在指定的延迟之后安排任务。
public void schedule(TimerTask task, Date time);//在指定的时间安排指定的任务执行。
public void schedule(TimerTask task, long delay, long period);//在指定的延迟时间之后开始，重新执行，固定延迟执行的指定任务。
public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime,long period);//从指定的时间开始，对指定的任务重复地以固定速率执行。
public void scheduleAtFixedRate(TimerTask task, long delay, long period);//在指定的延迟之后开始，重新执行，以固定速率的执行任务。

3.使用

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class MyTest extends Thread {
    private int a;

    public void start() {
        super.start();//子类覆写Thread的start()，必须先调用super.start()，确保线程一定会被执行。
        Timer timer = new Timer(true);//设置与Timer类相关的线程为守护线程
        TimerTask task = new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                reset();
            }
        };
        timer.schedule(task, 1000, 100);//设置定时任务。延迟1秒执行，每隔0.5秒执行一次。
//        timer.schedule(task,10);//表明定时器在10毫秒后执行task任务，之后不会再次执行。
//        timer.schedule(task1,0,1000);
//        timer.schedule(task2,0,500);//表明定时器会执行两个定时任务，第一个任务每隔1秒执行一次，第二个任务每隔0.5秒执行一次。
    }

    public void reset() {
        a = 0;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(getName() + ":" + a++);
            yield();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyTest test = new MyTest();
        test.start();
    }

}