Java后端面试必会之线程

矫情吗；* 2022-05-28 09:22 147阅读 0赞

Java天生就是多线程程序，运行一段代码，后台运行着多个线程

##  什么是线程？ ##

提到线程，首先就要提到进程。

进程是资源分配和调度的基本单元，而线程是CPU调度的基本单元。一个进程里可以创建多个线程。

Java程序的main()方法开始执行，然后按照既定的代码逻辑执行，看似是只有一个main线程，实际上执行main()方法的是一个名为main的线程，同时还有其他线程也在执行。

/**
     * Created by csucoderlee on 2017 04 09 下午10:35.
     *
     * 一个Java程序从main()方法开始执行，看似没有其他程序参与，实际上Java程序天生就是多线程程序
     *
     * 使用JMX来查看一个普通的java程序包含哪些线程
     *
     */
    public class MultiThread {
        public static void main(String[] args) {
            ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
    
            ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);
    
            for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {
                System.out.println("[" + threadInfo.getThreadId() + "]" + threadInfo.getThreadName());
            }
        }
    }

输出如下（输出内容在不同的电脑上可能不同）：

[9]Monitor Ctrl-Break
    [4]Signal Dispatcher
    [3]Finalizer
    [2]Reference Handler
    [1]main

可以看到，一个Java程序的运行不仅仅是main()方法的运行，而是main线程和多个其他线程同时运行。

## 线程优先级 ##

现代操作系统基本采用时间片轮转法来调度运行线程，线程会被分配时间片，当线程的时间片用完了就会发生线程调度，并且等待下次的分配，所以对于线程来说，自然是能够获得的时间片越多越好，而线程优先级就是决定线程需要多或者少分配时间片的线程属性。

Java中，通过一个整型成员变量priority来控制优先级，优先级的范围从1~10，可以通过setPriority(int priority)方法来修改优先级，默认优先级为5。优先级高的线程要比优先级低的线程多分配时间片。

但是，经过代码测试表明，线程的调度执行顺序不受线程优先级的影响，很多操作系统都忽略了Java线程的优先级的设置，通过jstack查看运行程序的状态，即便是给某个线程赋予了10的线程优先级，操作系统也会将所有的线程默认优先级均改为5。

到这里，就得到了一句话，线程优先级对于应用开发程序员来说，没有任何卵用。

## 优先级反转 ##

对于操作系统开发的程序员来说，就必须要注意线程的优先级了。

假设，A线程的优先级比B高，但是AB线程都在共同访问同一个共享资源，当B先获得这个共享资源的锁之后，优先级A就需要等待B执行完，B释放掉共享资源的锁，A才能获得执行，而有另外一个线程C，C的线程优先级也略高于B，但C的线程优先级低于A。当操作系统分配时间片时，A优先级最高，所以优先获得该时间片，但是由于A要访问共享资源，但是该共享资源的锁被B持有，所以A进入阻塞的状态，时间片会继续分配给优先级比较高的C，这个时候C就先执行完，时间片才能继续分配给更低优先级的B，B执行完，释放掉共享资源，A才能开始获得锁，执行程序。

上面的场景中，尽管BC的优先级都比A低，但是低优先级的线程却先执行了，这就是所谓的优先级反转。

对于操作系统的设计者，要注意优先级反转这个问题。

解决优先级反转的套路有很多，比如上述场景中，线程申请到某共享资源时，直接将该线程的优先级提升到所有访问该共享资源线程的最高优先级。