基本實(shí)現(xiàn)

　　在java中，Java官方提供了三種方式來(lái)幫助我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程，其中：

　　第一種方式：繼承 Thread 對(duì)象：extends Thread

　　// 自定義線程對(duì)象

　　class ApplicationThread extends Thread {

　　public void run() {

　　// 線程需要執(zhí)行的代碼

　　......

　　}

　　}

　　其中，Thread 類本質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)了Runnable 接口的一個(gè)實(shí)例，代表一個(gè)線程的實(shí)例。啟動(dòng)線程的唯一方

　　法就是通過(guò)Thread 類的start()實(shí)例方法。start()方法是一個(gè)native 方法，它將啟動(dòng)一個(gè)新線程，并執(zhí)行run()方法。

　　第二種方式：實(shí)現(xiàn) Runnable 接口(無(wú)返回值)：implements Runnable

　　// 實(shí)現(xiàn)Runnable接口

　　class ApplicationThread implements Runnable {

　　@Override

　　public void run() {

　　// 線程需要執(zhí)行的代碼

　　......

　　}

　　}

　　其中，如果自己的類已經(jīng)extends 另一個(gè)類，就無(wú)法直接extends Thread，此時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)Runnable 接口。

　　第三種方式：實(shí)現(xiàn)Callable 接口(有返回值)：implements Callable

　　// 實(shí)現(xiàn)Runnable接口

　　class ApplicationThread implements Callable {

　　@Override

　　public void run() {

　　// 線程需要執(zhí)行的代碼

　　......

　　}

　　}

　　其中，執(zhí)行Callable 任務(wù)后，可以獲取一個(gè)Future 的對(duì)象，在該對(duì)象上調(diào)用get 就可以獲取到Callable 任務(wù)返回的Object對(duì)象。

　　第四種方式：基于線程池方式創(chuàng)建：線程和數(shù)據(jù)庫(kù)連接這些資源都是非常寶貴的資源。那么每次需要的時(shí)候創(chuàng)建，不需要的時(shí)候銷毀，是非常浪費(fèi)資源的。那么我們就可以使用緩存的策略，也就是使用線程池。

　　Java 里面線程池的頂級(jí)接口是Executor，但是嚴(yán)格意義上講Executor 并不是一個(gè)線程池，而只是一個(gè)執(zhí)行線程的工具。真正的線程池接口是ExecutorService。

　　Java主要提供了newCachedThreadPool，newFixedThreadPool，newScheduledThreadPool以及newSingleThreadExecutor 等4種線程池。

　　目前業(yè)界線程池的設(shè)計(jì)，普遍采用的都是生產(chǎn)者 - 消費(fèi)者模式。線程池的使用方是生產(chǎn)者，線程池本身是消費(fèi)者。

　　Java 并發(fā)包里提供的線程池，比較強(qiáng)大且復(fù)雜。Java 提供的線程池相關(guān)的工具類中，最核心的是 ThreadPoolExecutor，通過(guò)名字你也能看出來(lái)，它強(qiáng)調(diào)的是 Executor，而不是一般意義上的池化資源。

　　ThreadPoolExecutor(

　　int corePoolSize,

　　int maximumPoolSize,

　　long keepAliveTime,

　　TimeUnit unit,

　　BlockingQueueworkQueue,

　　ThreadFactory threadFactory,

　　RejectedExecutionHandler handler)

　　對(duì)于這些參數(shù)的意義，我們可以把線程池類比為一個(gè)項(xiàng)目組，而線程就是項(xiàng)目組的成員。其中：

　　corePoolSize：表示線程池保有的最小線程數(shù)。

　　maximumPoolSize：表示線程池創(chuàng)建的最大線程數(shù)。

　　keepAliveTime & unit：一個(gè)線程如果在一段時(shí)間內(nèi)，都沒(méi)有執(zhí)行任務(wù)，說(shuō)明很閑，keepAliveTime 和 unit 就是用來(lái)定義這個(gè)“一段時(shí)間”的參數(shù)。也就是說(shuō)，如果一個(gè)線程空閑了keepAliveTime & unit這么久，而且線程池的線程數(shù)大于 corePoolSize ，那么這個(gè)空閑的線程就要被回收。

　　workQueue：工作隊(duì)列。

　　threadFactory：通過(guò)這個(gè)參數(shù)你可以自定義如何創(chuàng)建線程名稱。

　　handler：通過(guò)這個(gè)參數(shù)你可以自定義任務(wù)的拒絕策略。

　　其中，Java在ThreadPoolExecutor 已經(jīng)提供了以下 4 種策略:

　　CallerRunsPolicy：提交任務(wù)的線程自己去執(zhí)行該任務(wù)

　　AbortPolicy：默認(rèn)的拒絕策略，會(huì) throws RejectedExecutionException

　　DiscardPolicy：直接丟棄任務(wù)，沒(méi)有任何異常拋出

　　DiscardOldestPolicy：丟棄最老的任務(wù)，其實(shí)就是把最早進(jìn)入工作隊(duì)列的任務(wù)丟棄，然后把新任務(wù)加入到工作隊(duì)列

　　同時(shí), Java 在 1.6 版本還增加了 allowCoreThreadTimeOut(boolean value) 方法，表示可以讓所有線程都支持超時(shí)。

　　調(diào)度方式

　　由于CPU的計(jì)算頻率非常高，每秒計(jì)算數(shù)十億次，因此可以將CPU的時(shí)間從毫秒的維度進(jìn)行分段，每一小段叫作一個(gè)CPU時(shí)間片。

　　目前操作系統(tǒng)中主流的線程調(diào)度方式是：基于CPU時(shí)間片方式進(jìn)行線程調(diào)度。

　　線程只有得到CPU時(shí)間片才能執(zhí)行指令，處于執(zhí)行狀態(tài)，沒(méi)有得到時(shí)間片的線程處于就緒狀態(tài)，等待系統(tǒng)分配下一個(gè)CPU時(shí)間片。

　　由于時(shí)間片非常短，在各個(gè)線程之間快速地切換，因此表現(xiàn)出來(lái)的特征是很多個(gè)線程在“同時(shí)執(zhí)行”或者“并發(fā)執(zhí)行”。

　　在Javs多視程環(huán)境中，為了保證所有線程都能按照一定的策略執(zhí)行，JVM 需要有一個(gè)線程調(diào)變器支持工作。

　　這個(gè)調(diào)度器定義了線程測(cè)度的策略，通過(guò)特定的機(jī)制為多個(gè)線分配CPU的使用權(quán)，線程調(diào)度器中一般包含多種調(diào)度策略算法，由這些算法來(lái)決定CPU的分配。

　　除此之外，每個(gè)線程還有自己的優(yōu)先級(jí)(比如有高，中、低級(jí)別)調(diào)度算法會(huì)通過(guò)這些優(yōu)先級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先機(jī)制。

　　常見線程的調(diào)度模型目前主要分為兩種：(分時(shí))協(xié)同式調(diào)度模型和搶占式調(diào)度模型。

　　搶占式調(diào)度:

　　系統(tǒng)按照線程優(yōu)先級(jí)分配CPU時(shí)間片

　　優(yōu)先級(jí)高的線程優(yōu)先分配CPU時(shí)間片，如果所有就緒線程的優(yōu)先級(jí)相同，那么會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)，優(yōu)先級(jí)高的線程獲取的CPU時(shí)間片相對(duì)多一些。

　　每個(gè)或程的執(zhí)行時(shí)間和或候的切換高由調(diào)度落控劃，調(diào)度器按照某種略為每個(gè)線穆分配執(zhí)行時(shí)間，

　　調(diào)度器可能會(huì)為每個(gè)線整樣分配相的執(zhí)行時(shí)間，也可能為某些特定線程分配較長(zhǎng)的執(zhí)行時(shí)間，甚至在極準(zhǔn)情況下還可能不給某熱線程分!執(zhí)行時(shí)同片，從而導(dǎo)致某技線相得不到執(zhí)行，

　　在搶占式調(diào)支機(jī)制下，一個(gè)線程的堵事不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)進(jìn)程堵客

　　(分時(shí))協(xié)同式調(diào)度:

　　系統(tǒng)平均分配CPU的時(shí)間片，所有線程輪流占用CPU，即在時(shí)間片調(diào)度的分配上所有線程“人人平等”。

　　某一線相執(zhí)行完后會(huì)主動(dòng)通知調(diào)度器切換現(xiàn)下一個(gè)線程上繼續(xù)執(zhí)行。

　　在這種模式下，線程的執(zhí)行時(shí)間由線程本身控物，也就是說(shuō)線程的切換點(diǎn)是可以預(yù)先知道的。

　　在這種模式下，如果某個(gè)錢程的邏輯輯存在問(wèn)題，則可能導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行到一半就阻塞了，最終會(huì)導(dǎo)致整個(gè)進(jìn)程阻塞，甚至更糟可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰。

　　由于目前大部分操作系統(tǒng)都是使用搶占式調(diào)度模型進(jìn)行線程調(diào)度，Java的線程管理和調(diào)度是委托給操作系統(tǒng)完成的，與之相對(duì)應(yīng)，Java的線程調(diào)度也是使用搶占式調(diào)度模型，因此Java的線程都有優(yōu)先級(jí)。

　　主要是 因?yàn)镴ava的線程調(diào)度涉及JVM的實(shí)現(xiàn)，JVM規(guī)范中規(guī)定每個(gè)線程都有各自的優(yōu)先級(jí)，且優(yōu)先級(jí)越高，則越優(yōu)先執(zhí)行。

　　但是，優(yōu)先級(jí)越高并不代表能獨(dú)占執(zhí)行時(shí)間，可能優(yōu)先級(jí)越高得到的執(zhí)行時(shí)間越長(zhǎng)，反之，優(yōu)先級(jí)越低的線程得到執(zhí)行時(shí)間越短，但不會(huì)出現(xiàn)不分配執(zhí)行時(shí)間的情況。

　　假如有若干個(gè)線程，我們想讓一些線程擁有更多的執(zhí)行時(shí)間或者少分配點(diǎn)執(zhí)行時(shí)間，那么就可以通過(guò)設(shè)置線程的優(yōu)先級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　所有處于可執(zhí)行狀態(tài)的線程都在一個(gè)隊(duì)列中，且每個(gè)線程都有自己的優(yōu)先級(jí)，JVM 線程調(diào)度器會(huì)根據(jù)優(yōu)先級(jí)來(lái)決定每次的執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行頻率。

　　但是，優(yōu)先級(jí)高的線程一定會(huì)先執(zhí)行嗎?我們能否在 Java 程序中通過(guò)優(yōu)先級(jí)值的大小來(lái)控制線程的執(zhí)行順序呢?

　　答案是肯定不能的。主要是因?yàn)橛绊懢€程優(yōu)先級(jí)語(yǔ)義的因素有很多,具體如下：

　　不同版本的操作系統(tǒng)和 JVM 都可能會(huì)產(chǎn)生不同的行為

　　優(yōu)先級(jí)對(duì)于不同的操作系統(tǒng)調(diào)度器來(lái)說(shuō)可能有不同的語(yǔ)義;有些操作系統(tǒng)的調(diào)度器不支持優(yōu)先級(jí)

　　對(duì)于操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，線程的優(yōu)先級(jí)存在“全局”和“本地”之分，不同進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)一般相互獨(dú)立

　　不同的操作系統(tǒng)對(duì)優(yōu)先級(jí)定義的值不一樣，Java 只定義了 1~10

　　操作系統(tǒng)常常會(huì)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間得不到運(yùn)行的線程給予增加一定的優(yōu)先級(jí)

　　操作系統(tǒng)的線程調(diào)度器可能會(huì)在線程發(fā)生等待時(shí)有一定的臨時(shí)優(yōu)先級(jí)調(diào)整策略

　　JVM 線程調(diào)度器的調(diào)度策略決定了上層多線程的運(yùn)行機(jī)制，每個(gè)線程執(zhí)行的時(shí)間都由它分配管理。

　　調(diào)度器將按照線程優(yōu)先級(jí)對(duì)線程的執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行分配，優(yōu)先級(jí)越高得到的 CPU執(zhí)行時(shí)間越長(zhǎng)，執(zhí)行頻率也可能更大。

　　Java把線程優(yōu)先級(jí)分為10個(gè)級(jí)別，線程在創(chuàng)建時(shí)如果沒(méi)有明確聲明優(yōu)先級(jí)，則使用默認(rèn)優(yōu)先級(jí)。

　　Java定義了 Thread.MIN_PRIORITY、Thread.NORM PRIORITY和 Thread.MAXPRIORITY這3個(gè)常量，分別代表最小優(yōu)先級(jí)值(1)、默認(rèn)優(yōu)先級(jí)值(5)和最大優(yōu)先級(jí)值(10)。

　　此外，由于JVM 的實(shí)現(xiàn)是以宿主操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，所以Java各優(yōu)先級(jí)與不同操作系統(tǒng)的原生線程優(yōu)先級(jí)必然存在著某種映射關(guān)系，這樣才能夠封裝所有操作系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)來(lái)提供統(tǒng)一的優(yōu)先級(jí)語(yǔ)義。

　　一般情況下，在Linux中可能要與-20~19之間的優(yōu)先級(jí)值進(jìn)行映射，而Windows系統(tǒng)則有9個(gè)優(yōu)先級(jí)要映射。

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