线程调度（Java Android）

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一、导读

我们继续总结学习基础知识，温故知新。

我们在前面讲过
【线程相关基础知识】，本文在此基础上，讲述Android线程调度的相关知识。

二、概览

线程优化是性能优化的一个重点，使用不当的话也会有很大的影响，所以我们需要清楚线程调度原理。
通过基础知识，我们知道任意时刻，只有一个线程占用CPU，处于运行状态，其他的现场处于等待状态，即使是多线程，也是如此，区别就
在于多线程并发是多个线程轮流获取CPU使用权（CPU时间片轮转机制）。

2.1、线程的属性

在日志中，我们经常可以看到这样的信息 com.xxx#RenderThread(119111)， 这里面就有线程的名字及编号（id）。
线程有id、名字、类别以及优先级四个属性，我们分别列一下：

• 编号
  线程的编号(id)用于标识不同的线程，每条线程拥有不同的编号;
  这个id不能作为线程唯一标识，某个编号的线程运行结束后，该编号可能被后续创建的线程使用，因此编号不适合用作唯一标识，编号是只读属性，不能修改;

• 名字
  每个线程都有自己的名字(name)，名字的默认值是 Thread-线程编号，比如 Thread-0 ;
  除了默认值，我们也可以给线程设置名字，以我们自己的方式去区分每一条线程;
  作用：给线程设置名字可以让我们在某条线程出现问题时，用该线程的名字快速定位出问题的地方

• 类别
  线程的类别(daemon)分为守护线程和用户线程，我们可以通过 setDaemon(true) 把线程设置为守护线程;

• 优先级
  线程的优先级(Priority)用于表示应用希望优先运行哪个线程，线程调度器会根据这个值来决定优先运行哪个线程;

具体可参考【线程相关基础知识】

三、线程的调度

我们先来了解一些相关概念

3.1 Java内存模型

【jvm 堆、栈、方法区 & java 内存模型】

在多线程场景下，CPU会出现缓存一致性问题，处理器重新排序问题，

为了解决这个问题，制定了计算机内存模型。（原子性、可见性、有序性）
即是Java语言对这个操作规范的遵循，

JMM规定了所有的变量都存储在主存中，每个线程都有自己的工作区，
线程将使用到的变量从主存中复制一份到自己的工作区，线程对变量的所有操作(读取、赋值等)都必须在工作区，
不同的线程也无法直接访问对方工作区，线程之间的消息传递都需要通过主存来完成。
可以把这里主存类比成计算机内存模型中的主存，工作区类比成计算机内存模型中的高速缓存。

3.2 高速缓存

处理器的处理能力要远胜于主内存(DRAM)的访问速率，;
为了弥补处理器与主内存之间的差距，硬件设计者在主内存与处理器之间加入了高速缓存(Cache);

CPU 高速缓存是内置于 CPU（中央处理器）或位于处理器芯片上的小型快速内存区域。CPU 高速缓存存储主内存中经常使用的数据和指令，以减少 CPU 为这些信息访问主内存的次数

高速缓存相当于是一个由硬件实现的容量极小的散列表，这个散列表的 key 是一个对象的内存地址，value 可以是内存数据的副本，也可以是准备写入内存的数据;

3.3 Java 线程调度机制

1、 在任意时刻，CPU 只能执行一条机器指令，每个线程只有获取到 CPU 的使用权后，才可以执行指令;
也就是在任意时刻，只有一个线程占用 CPU，处于运行的状态;

2、 多线程并发运行实际上是指多个线程轮流获取 CPU 使用权，分别执行各自的任务;

3、 线程的调度由 JVM 负责，线程的调度是按照特定的机制为多个线程分配 CPU 的使用权;

线程调度模型分为两类：分时调度模型和抢占式调度模型;

• 分时调度模型
  分时调度模型是让所有线程轮流获取 CPU 使用权，并且平均分配每个线程占用 CPU 的时间片;

• 抢占式调度模型
  让优先级高的线程占用 CPU，如果线程的优先级都一样，那就随机选择一个线程，并让该线程占用 CPU;

也就是如果我们同时启动多个线程，并不能保证它们能轮流获取到均等的时间片;
如果我们的程序想干预线程的调度过程，最简单的办法就是给每个线程设定一个优先级;

多线程是不安全的，具体参考线程的原子性、可见性、有序性及线程安全

3.4 Android线程调度

Android是基于java开发的，但是又有所改动，线程调度也是有所区别的。

Android线程调度有两个决定因素：

1. Android应用程序线程优先级
   定义在android.os.Process类中，跟java线程优先级一样，值越小优先级越高，

    /**
     * Standard priority of application threads.
     * Use with {@link #setThreadPriority(int)} and
     * {@link #setThreadPriority(int, int)}, not with the normal
     * {@link java.lang.Thread} class.
     */
    public static final int THREAD_PRIORITY_DEFAULT = 0;
    
    
    /**
     * Standard priority background threads.  This gives your thread a slightly
     * lower than normal priority, so that it will have less chance of impacting
     * the responsiveness of the user interface.
     * Use with {@link #setThreadPriority(int)} and
     * {@link #setThreadPriority(int, int)}, not with the normal
     * {@link java.lang.Thread} class.
     */
    public static final int THREAD_PRIORITY_BACKGROUND = 10;

我们可以在代码中直接定义线程的优先级，如：

    thread.setPriority(android.os.Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT);

2. cgroup
   android中还定义了一种更严格的群组调度策略，了解linux的同学都清楚，
   Linux的cgroup（Control Group）是一种内核特性，用于对进程组进行资源限制、优先级管理和统计等操作。
   cgroup可以将一组相关的进程组织在一起，并对它们施加各种资源控制策略，以确保系统资源的有效分配和管理。

Android就是借用了这种特性的思想，我们简单理解为将进程进行了分组，比如后台进程组，将后台进程归为一个组，这个组里面的
线程在cpu忙的时候，只有比较小的概率能获取到cpu。

这种前台和后台分开执行策略，即允许后台线程执行任务，保证前台线程可以获取更多的CPU，不会对前台现场造成很大的影响，极大概率的减少卡顿。

下面的线程会移到后台group

• 优先级低的线程；
• 不在前台运行的线程

总结一下：
1、线程不是越多越好，太多反而影响效率，大家可参考一下：
线程切换开销
2、另外在设置优先级的时候要酌情一下，并不是都设置最高，最好根据业务情况及工作量来。
3、现场具有继承性，如A线程中启动B线程，则B线程的优先级跟A一样。

四、 推荐阅读

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