【JavaSE专栏85】线程优先权，线程调度谁先谁后一目了然

怼烎@ 2023-10-15 08:48 94阅读 0赞

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本文讲解了 Java 中线程优先权的模拟和其应用场景，并给出了样例代码。线程优先级是指操作系统在调度多个线程时给予每个线程的优先级。

#### 目录 ####

*  一、什么是线程优先级
 *  二、线程优先权的作用
 *  三、模拟线程优先权
 *  四、线程优先权高低的影响
 *  五、线程优先权面试题
 *  六、总结

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## 一、什么是线程优先级 ##

**线程优先级是指操作系统在调度多个线程时给予每个线程的优先级**。

Java 中使用整数表示线程的优先级，优先级的范围是  1 1 1（`Thread.MIN_PRIORITY`）到  10 10 10（`Thread.MAX_PRIORITY`），默认为  5 5 5（`Thread.NORM_PRIORITY`）。

**线程优先级决定了线程在竞争CPU执行时间时的优先级顺序**。高优先级的线程将具有更高的竞争优先级，操作系统会倾向于先执行高优先级线程，线程优先级并不能保证绝对的执行顺序，具体的线程调度还受到操作系统和处理器的调度策略的影响。

> 使用线程优先级可以对线程的执行顺序进行一定的控制，例如，当有多个线程需要竞争共享资源时，可以将资源访问频率较高的线程设置为较高的优先级，这样可以增加该线程被执行的概率，提高系统的吞吐量。

线程优先级只是一种提示，操作系统不一定会严格按照优先级顺序进行调度，尤其在多核处理器上更为复杂。

因此，同学们在编写多线程程序时，不应过分依赖线程优先级来实现程序的正确性和可靠性，而应使用其他机制来确保线程的正确执行顺序和资源的正确访问。

总结起来，**线程优先级是一种用于提示操作系统线程调度的机制，通过设置不同的优先级，可以对线程的执行顺序进行一定的控制，但并不能保证绝对的执行顺序**。

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## 二、线程优先权的作用 ##

线程优先级在 Java 中用于指定线程的调度顺序，即操作系统在选择下一个要执行的线程时会考虑线程的优先级，线程优先级的作用主要体现在以下  3 3 3 个方面，请同学们认真学习。

1.  **线程调度**：操作系统会倾向于优先选择优先级较高的线程来执行，尤其是在 CPU 资源有限的情况下，高优先级的线程会比低优先级的线程更早地获得 CPU 时间片，从而提高线程被执行的概率。
2.  **竞争资源**：在线程竞争共享资源的情况下，通过设置适当的线程优先级，可以增加某个线程被执行的概率，从而提高系统的吞吐量。例如，将访问某个共享数据频率较高的线程设置为较高的优先级，可以增加该线程被执行的机会，提高系统的效率。
3.  **响应性**：高优先级线程往往能更快地响应某些事件，因为操作系统会优先选择执行优先级较高的线程，在需要及时响应、实时性要求较高的场景下，适当设置线程优先级可以提高系统的响应能力。

> 线程优先级只是一种提示，操作系统并不一定会严格按照优先级顺序进行调度，具体的线程调度还受到操作系统和处理器的调度策略的影响。

因此，同学们在编写多线程程序时，**不应过分依赖线程优先级来实现程序的正确性和可靠性**，而应使用其他机制（如 `锁`、`信号量` 等）来确保线程的正确执行顺序和资源的正确访问。

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## 三、模拟线程优先权 ##

以下是一个使用 Java 模拟线程优先级的示例代码，请同学们复制到本地执行。

public class ThreadPriorityExample {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建两个线程
            Thread thread1 = new MyThread("Thread 1");
            Thread thread2 = new MyThread("Thread 2");
    
            // 设置线程优先级
            thread1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            thread2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
    
            // 启动线程
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    
        static class MyThread extends Thread {
        
            public MyThread(String name) {
        
                super(name);
            }
    
            @Override
            public void run() {
        
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                    System.out.println(getName() + " running");
    
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }

在这个示例中，我们创建了两个线程 `Thread 1` 和 `Thread 2`，并分别设置它们的优先级为最高（`Thread.MAX_PRIORITY`）和最低（`Thread.MIN_PRIORITY`），然后，我们使用 `start()` 方法启动这两个线程。

在每个线程的 `run()` 方法中，线程会打印自己的名字并休眠  500 500 500 毫秒。通过设置不同的线程优先级，可以观察到优先级较高的线程更频繁地被执行。

> 具体的线程调度还受到操作系统和处理器的调度策略的影响，因此线程优先级并不能保证绝对的执行顺序，在编写多线程程序时，应该根据具体的需求合理设置线程优先级，并结合其他机制来确保程序的正确性和可靠性。

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## 四、线程优先权高低的影响 ##

线程优先级的高低会对线程的调度顺序产生影响，具体表现在以下  3 3 3 个方面，请同学们认真学习。

1.  **竞争 CPU 时间片**：操作系统会倾向于优先选择优先级较高的线程来执行，从而使得高优先级的线程更频繁地获得 CPU 时间片。这意味着在有限的CPU资源下，高优先级的线程有更大的机会被执行，从而提高了其执行的概率。
2.  **竞争共享资源**：当多个线程竞争访问共享资源时，线程优先级的设置可以影响线程获取资源的顺序。高优先级的线程在竞争资源时会被优先执行，从而可能更快地获取到共享资源，提高了系统的吞吐量。
3.  **响应性**：高优先级线程能够更快地响应某些事件。操作系统通常会优先选择执行优先级较高的线程，因此在某些需要及时响应、具有实时性要求的场景中，适当设置线程优先级可以提高系统的响应能力。

所以同学们在编写多线程程序时，不应过分依赖线程优先级来实现程序的正确性和可靠性，而应使用其他机制（例如锁、信号量等）来确保线程的正确执行顺序和资源的正确访问。

同时，过度依赖线程优先级可能会导致线程饥饿或优先级倒置等问题，因此应慎重使用。

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## 五、线程优先权面试题 ##

1.  什么是线程优先级？
2.  Java 中线程优先级的范围是多少？
3.  如何设置线程的优先级？
4.  线程优先级的作用是什么？
5.  线程优先级的调度规则是怎样的？
6.  优先级较高的线程一定会比优先级较低的线程先执行吗？
7.  为什么不建议过度依赖线程优先级来实现程序的正确性和可靠性？

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## 六、总结 ##

本文讲解了 Java 中线程优先权的模拟和其应用场景，并给出了样例代码，在下一篇博客中，将讲解 Java 守护线程的问题。

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