Java 线程的调度与时间片

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课程名：Java

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学习：Java 线程的调度与时间片

Java 线程的调度与时间片

在 Java 中，线程调度是通过操作系统来完成的。Java 提供了一些方法来控制线程的执行，但是具体的调度策略是由操作系统来决定的。本文将介绍 Java 线程的调度与时间片的概念，并通过代码示例进行详细解释。

1. 线程调度

线程调度是指在多线程环境下，操作系统如何分配 CPU 时间片给各个线程。Java 中的线程调度主要有两种：分时调度和抢占式调度。

1.1 分时调度

分时调度是指操作系统将 CPU 时间片分配给每个线程，让它们轮流执行。这种调度策略可以保证每个线程都能得到一定的 CPU 时间，但是不能保证执行顺序。

在 Java 中，可以通过 Thread.yield() 方法来实现分时调度。当一个线程调用 yield() 方法时，它会放弃当前正在执行的 CPU 时间片，让其他线程有机会执行。

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running: " + i);
            Thread.yield(); // 让出 CPU 时间片
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread thread1 = new MyThread();
        MyThread thread2 = new MyThread();
        thread1.start();
        thread2.start();
        Thread.sleep(1000); // 等待线程执行完毕
    }
}

1.2 抢占式调度

抢占式调度是指操作系统在适当的时候主动中断某个线程的执行，并将其资源分配给其他线程。这种调度策略可以更有效地利用 CPU 资源，但是可能会导致线程执行顺序的不确定性。

在 Java 中，可以通过 wait()、notify() 和 synchronized 关键字来实现抢占式调度。这些方法可以让线程在特定条件下进入等待状态，并在满足条件时被唤醒。

class MyThread extends Thread {
    private Object lock = new Object();

    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is waiting...");
                lock.wait(); // 进入等待状态
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running...");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread thread1 = new MyThread();
        MyThread thread2 = new MyThread();
        thread1.start();
        thread2.start();
        Thread.sleep(1000); // 等待线程执行完毕
        thread1.lock.notify(); // 唤醒 thread1
    }
}

2. 时间片

时间片是指操作系统为每个线程分配的最小 CPU 执行时间。时间片的大小通常取决于操作系统的设计和硬件的支持。在分时调度策略中，线程的时间片是相等的；而在抢占式调度策略中，线程的时间片可能会有所不同。

在 Java 中，可以通过 Thread.sleep(long millis) 方法来让线程暂停执行一段时间，这段时间就是线程的时间片。例如，以下代码会让线程暂停 1000 毫秒（即 1 秒）：

try {
    Thread.sleep(1000); // 让线程暂停 1 秒
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

3. 总结

本文介绍了 Java 线程的调度与时间片的概念，并通过代码示例进行了详细解释。在实际应用中，可以根据需要选择合适的线程调度策略，以提高程序的性能和响应速度。

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