调度机制
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具体的调度实现分为操作系统和JVM
- 操作系统的调度机制有多种，一般常见的有2种：时间片Unix和抢占式windows
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所有的Java虚拟机都有一个线程调度器，用来确定那个时刻运行那个线程。主要有两种调度模型：分时调度模型和抢占式调度模型
- 基于时间片轮转法的抢占式调度。线程调度器会给高优先级有更多的运行机会，如果优先级相同则随机选中，执行时长到达时间片后从新进行调度
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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，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，给其他线程运行的机会
线程的优先级
Java采用的是抢占式的调度机制，提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪态的所有线程。线程调度器会按照线程的优先级决定应调度哪个线程来执行
线程的优先级用数字表示，范围从1到10，默认值5。但是需要注意的是优先级的具体实现需要依赖于操作系统，所以Java中优先级需要映射到操作系统上，所以可能会出现操作系统中支持的优先级数量少，Java中多个优先级映射到同一个操作系统优先级上。所以在具体使用中建议优先级的差值应该比较大,建议使用预定义的常量
t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);----10
t1.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);-----5默认值
t3.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);-----1
getPriority():int 获取当前线程对象的优先级
setPriority(int):void 设置当前线程对象的优先级，注意修改优先级必须在start()方法调用之前
总结
1、在没有指定线程的优先级的时候，线程都带有普通的优先级。
2、线程的优先级可以分为1到10；10代表最高的优先级，1代表最低的优先级，普通优先级是5.
3、优先级最高的线程在运行时给予优先，但不能保证线程启动后立刻就进入运行状态。
4、与线程池中等待的线程相比，正在运行的线程拥有更高的优先级。
5、由调度程序来决定执行哪一个线程。
6、用setPriority（int）来设定用线程的优先级。
7、在线程的start方法调用之前，应该指定线程的优先级
线程的同步问题
多线程编程中容易出现错误情况，这是由系统的线程调度具有一定随机性造成的，这些情况必须杜绝。
- 线程的执行顺序不可重现，但是执行结果一定可重现
- 解决方案就是同步处理
同步的处理方法1
当存在多个线程操作共享数据时，需要保证同一时刻有且只有一个线程在操作共享数据，其他线程必须等到该线程处理完数据后再进行，这种方式有个名称叫互斥锁，即能达到互斥访问目的的锁，也就是说当一个共享数据被当前正在访问的线程加上互斥锁后，在同一个时刻，其他线程只能处于等待的状态，直到当前线程处理完毕释放该锁。
具体编程中使用synchronized关键字可以使用互斥锁。
synchronized将并行改为串行，当然会影响程序的执行效率，执行速度会受到影响。其次synchronized操作线程的堵塞，也就是由操作系统控制CPU的内核进行上下文的切换，这个切换本身也是耗时的。所以使用synchronized关键字会降低程序的运行效率。
编程实现
需求：定义4个线程对同一个num进行加减计算，2个线程各执行50次加，2个线程各执行50次减
1、定义一个类用于封装需要操作的数据和对应的操作方法
//封装数据和对应的操作
public class NumOps {
private int num;//具体操作数据
//提供的方法，业务处理
public void add() {
num=num+1;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":add...."+this.num);
}
public void sub() {
num=num-1;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":sub...."+this.num);
}
}
2、定义对应的线程实现
定义线程有4种方法： extends Thread、implements Runnable、Callable和Future、线程池
- Thread基本不使用，因为单根继承
- Runnable一般用于没有返回值的情况下,使用较多，如果需要记录线程的执行结果必须自行编程实现
- Callable一般用于有返回值的情况下，需要配置FutureTask进行使用。call方法允许抛出异常
- 5种线程池一般建议使用ThreadPoolExecutor使用，不建议使用系统预定义，用于在短时间内有大量的短时间执行的线程需求时
实际具体开发中很少直接使用线程，一般通过框架使用线程
public class Test1 {
private static NumOps ops=new NumOps();
static class AddThread extends Thread{
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<50;i++) {
ops.add();
}
}
}
static class SubRunnable implements Runnable{
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<50;i++) {
ops.sub();
}
}
}
}
3、启动2个加线程和2个减线程
public class Test1 {
private static NumOps ops=new NumOps();
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread[] arr=new Thread[4];
for(int i=0;i<4;i++) {
if(i%2==0) {
AddThread at=new AddThread();
arr[i]=at;
at.start();
}else {
Thread st=new Thread(new SubRunnable());
arr[i]=st;
st.start();
}
}
for(Thread tmp:arr) {
tmp.join();
}
System.out.println("Main:"+ops.getNum());
}
}
结论：计算结果正确，但是输出中会出现问题
解决方案：在NumOps类的加减方法上添加关键字synchronized
public class NumOps {
private int num;//具体操作数据
//提供的方法，业务处理
public synchronized void add() {
num=num+1;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":add...."+this.num);
}
public synchronized void sub() {
num=num-1;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":sub...."+this.num);
}
public int getNum() {
return num;
}
}
理解synchronized的含义
1、synchronized就是给当前的NumOps类型的对象添加了一个互斥锁机制:锁只能有一个
2、当有一个线程正在某个同步方法中执行，则其它线程不能进入该对象的任何同步方法中,可以进入非同步方法
常见的4种Java线程锁：原子量AtomicInteger、信号量Semaphone、同步处理synchronized和重入锁ReentrantLock
jdk6之前是重量级锁，JDK6开始优化为锁的状态总共有四种，无锁状态（没有synchronized）、偏向锁、轻量级锁和重量级锁。锁状态的改变是根据竞争激烈程度进行的，在几乎无竞争的条件下，会使用偏向锁，在轻度竞争的条件下，会由偏向锁升级为轻量级锁， 在重度竞争的情况下，会升级到重量级锁。 随着锁的竞争，锁可以从偏向锁升级到轻量级锁，再升级的重量级锁，但是锁的升级是单向的，也就是说只能从低到高升级，不会出现锁的降级
使用synchronized加锁的字节码会出现monitorenter和monitorexit两个指令，可以理解为代码块执行前的加锁，和退出同步时的解锁