Java 線程優(yōu)先級(jí)

Thread 類中，使用如下屬性來(lái)代表優(yōu)先級(jí)。

private int priority;

我們可以通過(guò) setPriority(int newPriority) 來(lái)設(shè)置新的優(yōu)先級(jí)，通過(guò) getPriority() 來(lái)獲取線程的優(yōu)先級(jí)。

有些資料通過(guò)下面的例子就得出了一個(gè)結(jié)論：Java 線程默認(rèn)優(yōu)先級(jí)是 5。

public static void main(String[] args) {     Thread thread = new Thread();     System.out.println(thread.getPriority()); } // 打印結(jié)果：5

其實(shí)這是大錯(cuò)特錯(cuò)的，只是看到了表面，看看下面的例子，我們把當(dāng)前線程的優(yōu)先級(jí)改為 4，發(fā)現(xiàn)子線程 thread 的優(yōu)先級(jí)也是 4。

public static void main(String[] args) {     Thread.currentThread().setPriority(4);     Thread thread = new Thread();     System.out.println(thread.getPriority()); }  // 打印結(jié)果：4

這啪啪啪打臉了，如果是線程默認(rèn)優(yōu)先級(jí)是 5，我們新創(chuàng)建的 thread 線程，沒(méi)設(shè)置優(yōu)先級(jí)，理應(yīng)是 5，但實(shí)際是 4。我們看看 Thread 初始化 priority 的源代碼。

Thread parent = currentThread(); this.priority = parent.getPriority();

原來(lái)，線程默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)是繼承父線程的優(yōu)先級(jí)，上面例子我們把父線程的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為 4，所以導(dǎo)致子線程的優(yōu)先級(jí)也變成 4。

嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)說(shuō)，子線程默認(rèn)優(yōu)先級(jí)和父線程一樣，Java 主線程默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)是 5。

Java 中定義了 3 種優(yōu)先級(jí)，分別是最低優(yōu)先級(jí)（1）、正常優(yōu)先級(jí)（5）、最高優(yōu)先級(jí)（10），代碼如下所示。Java 優(yōu)先級(jí)范圍是 [1, 10]，設(shè)置其他數(shù)字的優(yōu)先級(jí)都會(huì)拋出 IllegalArgumentException 異常。

/**  * The minimum priority that a thread can have.  */ public final static int MIN_PRIORITY = 1;  /**  * The default priority that is assigned to a thread.  */ public final static int NORM_PRIORITY = 5;  /**  * The maximum priority that a thread can have.  */ public final static int MAX_PRIORITY = 10;

接下來(lái)說(shuō)說(shuō)線程優(yōu)先級(jí)的作用。先看下面代碼，代碼邏輯是創(chuàng)建了 3000 個(gè)線程，分別是： 1000 個(gè)優(yōu)先級(jí)為 1 的線程， 1000 個(gè)優(yōu)先級(jí)為 5 的線程，1000 個(gè)優(yōu)先級(jí)為 10 的線程。用 minTimes 來(lái)記錄 1000 個(gè) MIN_PRIORITY 線程運(yùn)行時(shí)時(shí)間戳之和，用 normTimes 來(lái)記錄 1000 個(gè) NORM_PRIORITY 線程運(yùn)行時(shí)時(shí)間戳之和，用 maxTimes 來(lái)記錄 1000 個(gè) MAX_PRIORITY 線程運(yùn)行時(shí)時(shí)間戳之和。通過(guò)統(tǒng)計(jì)每個(gè)優(yōu)先級(jí)的運(yùn)行的時(shí)間戳之和，值越小代表的就是越優(yōu)先執(zhí)行。我們運(yùn)行看看。

public class TestPriority {     static AtomicLong minTimes = new AtomicLong(0);     static AtomicLong normTimes = new AtomicLong(0);     static AtomicLong maxTimes = new AtomicLong(0);      public static void main(String[] args) {         List<MyThread> minThreadList = new ArrayList<>();         List<MyThread> normThreadList = new ArrayList<>();         List<MyThread> maxThreadList = new ArrayList<>();          int count = 1000;         for (int i = 0; i < count; i++) {             MyThread myThread = new MyThread("min----" + i);             myThread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);             minThreadList.add(myThread);         }         for (int i = 0; i < count; i++) {             MyThread myThread = new MyThread("norm---" + i);             myThread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);             normThreadList.add(myThread);         }         for (int i = 0; i < count; i++) {             MyThread myThread = new MyThread("max----" + i);             myThread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);             maxThreadList.add(myThread);         }          for (int i = 0; i < count; i++) {             maxThreadList.get(i).start();             normThreadList.get(i).start();             minThreadList.get(i).start();         }          try {             Thread.sleep(3000);         } catch (InterruptedException e) {             e.printStackTrace();         }          System.out.println("maxPriority 統(tǒng)計(jì)：" + maxTimes.get());         System.out.println("normPriority 統(tǒng)計(jì)：" + normTimes.get());         System.out.println("minPriority 統(tǒng)計(jì)：" + minTimes.get());         System.out.println("普通優(yōu)先級(jí)與最高優(yōu)先級(jí)相差時(shí)間：" + (normTimes.get() - maxTimes.get()) + "ms");         System.out.println("最低優(yōu)先級(jí)與普通優(yōu)先級(jí)相差時(shí)間：" + (minTimes.get() - normTimes.get()) + "ms");      }      static class MyThread extends Thread {          public MyThread(String name) {             super(name);         }          @Override         public void run() {             System.out.println(this.getName() + " priority: " + this.getPriority());             switch (this.getPriority()) {                 case Thread.MAX_PRIORITY :                     maxTimes.getAndAdd(System.currentTimeMillis());                     break;                 case Thread.NORM_PRIORITY :                     normTimes.getAndAdd(System.currentTimeMillis());                     break;                 case Thread.MIN_PRIORITY :                     minTimes.getAndAdd(System.currentTimeMillis());                     break;                 default:                     break;             }         }     } }

執(zhí)行結(jié)果如下：

# 第一部分 max----0 priority: 10 norm---0 priority: 5 max----1 priority: 10 max----2 priority: 10 norm---2 priority: 5 min----4 priority: 1 ....... max----899 priority: 10 min----912 priority: 1 min----847 priority: 5 min----883 priority: 1  # 第二部分 maxPriority 統(tǒng)計(jì)：1568986695523243 normPriority 統(tǒng)計(jì)：1568986695526080 minPriority 統(tǒng)計(jì)：1568986695545414 普通優(yōu)先級(jí)與最高優(yōu)先級(jí)相差時(shí)間：2837ms 最低優(yōu)先級(jí)與普通優(yōu)先級(jí)相差時(shí)間：19334ms

我們一起來(lái)分析一下結(jié)果。先看看第一部分，最開(kāi)始執(zhí)行的線程高優(yōu)先級(jí)、普通優(yōu)先級(jí)、低優(yōu)先級(jí)都有，最后執(zhí)行的線程也都有各個(gè)優(yōu)先級(jí)的，這說(shuō)明了：優(yōu)先級(jí)高的線程不代表一定比優(yōu)先級(jí)低的線程優(yōu)先執(zhí)行。也可以換另一種說(shuō)法：代碼執(zhí)行順序跟線程的優(yōu)先級(jí)無(wú)關(guān)?？纯吹诙糠值慕Y(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)最高優(yōu)先級(jí)的 1000 個(gè)線程執(zhí)行時(shí)間戳之和最小，而最低優(yōu)先級(jí)的 1000 個(gè)線程執(zhí)行時(shí)間戳之和最大，因此可以得知：一批高優(yōu)先級(jí)的線程會(huì)比一批低優(yōu)先級(jí)的線程優(yōu)先執(zhí)行，即高優(yōu)先級(jí)的線程大概率比低優(yōu)先的線程優(yōu)先獲得 CPU 資源。

各操作系統(tǒng)中真有 10 個(gè)線程等級(jí)么？

Java 作為跨平臺(tái)語(yǔ)言，線程有 10 個(gè)等級(jí)，但是映射到不同操作系統(tǒng)的線程優(yōu)先級(jí)值不一樣。接下來(lái)教大家怎么在 OpenJDK 源碼中查各個(gè)操作系統(tǒng)中線程優(yōu)先級(jí)映射的值。

看到 Thread 源代碼，設(shè)置線程優(yōu)先級(jí)最終調(diào)用了本地方法 setPriority0()；

private native void setPriority0(int newPriority);

接著我們?cè)?OpenJDK 的 Thread.c 代碼中找到 setPriority0() 對(duì)應(yīng)的方法 JVM_SetThreadPriority；

static JNINativeMethod methods[] = {     ...     {"setPriority0",     "(I)V",       (void *)&JVM_SetThreadPriority},     ...};

我們根據(jù) JVM_SetThreadPriority 找到 jvm.cpp 中對(duì)應(yīng)的代碼段；

JVM_ENTRY(void, JVM_SetThreadPriority(JNIEnv* env, jobject jthread, jint prio))   JVMWrapper("JVM_SetThreadPriority");   // Ensure that the C++ Thread and OSThread structures aren't freed before we operate   MutexLocker ml(Threads_lock);   oop java_thread = JNIHandles::resolve_non_null(jthread);   java_lang_Thread::set_priority(java_thread, (ThreadPriority)prio);   JavaThread* thr = java_lang_Thread::thread(java_thread);   if (thr != NULL) {                  // Thread not yet started; priority pushed down when it is     Thread::set_priority(thr, (ThreadPriority)prio);   } JVM_END

根據(jù)第 3 步中的代碼，我們可以發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵是 java_lang_Thread::set_Priority() 這段代碼，繼續(xù)找 thread.cpp 代碼中的 set_Priority() 方法；

void Thread::set_priority(Thread* thread, ThreadPriority priority) {   trace("set priority", thread);   debug_only(check_for_dangling_thread_pointer(thread);)   // Can return an error!   (void)os::set_priority(thread, priority); }