您现在的位置是:首页 > 文章详情

了解Java线程优先级,更要知道对应操作系统的优先级,不然会踩坑

日期:2019-09-24点击:297

Java 多线程系列第 6 篇。

这篇我们来看看 Java 线程的优先级。

Java 线程优先级

Thread 类中,使用如下属性来代表优先级。

private int priority; 

我们可以通过 setPriority(int newPriority) 来设置新的优先级,通过 getPriority() 来获取线程的优先级。

有些资料通过下面的例子就得出了一个结论:Java 线程默认优先级是 5

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

其实这是大错特错的,只是看到了表面,看看下面的例子,我们把当前线程的优先级改为 4,发现子线程 thread 的优先级也是 4。

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

这啪啪啪打脸了,如果是线程默认优先级是 5,我们新创建的 thread 线程,没设置优先级,理应是 5,但实际是 4。我们看看 Thread 初始化 priority 的源代码。

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

原来,线程默认的优先级是继承父线程的优先级,上面例子我们把父线程的优先级设置为 4,所以导致子线程的优先级也变成 4。

严谨一点说,子线程默认优先级和父线程一样,Java 主线程默认的优先级是 5。

Java 中定义了 3 种优先级,分别是最低优先级(1)正常优先级(5)最高优先级(10),代码如下所示。Java 优先级范围是 [1, 10],设置其他数字的优先级都会抛出 IllegalArgumentException 异常。

/** * 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; 

接下来说说线程优先级的作用。先看下面代码,代码逻辑是创建了 3000 个线程,分别是: 1000 个优先级为 1 的线程, 1000 个优先级为 5 的线程,1000 个优先级为 10 的线程。用 minTimes 来记录 1000 个 MIN_PRIORITY 线程运行时时间戳之和,用 normTimes 来记录 1000 个 NORM_PRIORITY 线程运行时时间戳之和,用 maxTimes 来记录 1000 个 MAX_PRIORITY 线程运行时时间戳之和。通过统计每个优先级的运行的时间戳之和,值越小代表的就是越优先执行。我们运行看看。

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 统计:" + maxTimes.get()); System.out.println("normPriority 统计:" + normTimes.get()); System.out.println("minPriority 统计:" + minTimes.get()); System.out.println("普通优先级与最高优先级相差时间:" + (normTimes.get() - maxTimes.get()) + "ms"); System.out.println("最低优先级与普通优先级相差时间:" + (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; } } } } 

执行结果如下:

# 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 统计:1568986695523243 normPriority 统计:1568986695526080 minPriority 统计:1568986695545414 普通优先级与最高优先级相差时间:2837ms 最低优先级与普通优先级相差时间:19334ms 

我们一起来分析一下结果。先看看第一部分,最开始执行的线程高优先级、普通优先级、低优先级都有,最后执行的线程也都有各个优先级的,这说明了:优先级高的线程不代表一定比优先级低的线程优先执行。也可以换另一种说法:代码执行顺序跟线程的优先级无关。看看第二部分的结果,我们可以发现最高优先级的 1000 个线程执行时间戳之和最小,而最低优先级的 1000 个线程执行时间戳之和最大,因此可以得知:一批高优先级的线程会比一批低优先级的线程优先执行,即高优先级的线程大概率比低优先的线程优先获得 CPU 资源

各操作系统中真有 10 个线程等级么?

Java 作为跨平台语言,线程有 10 个等级,但是映射到不同操作系统的线程优先级值不一样。接下来教大家怎么在 OpenJDK 源码中查各个操作系统中线程优先级映射的值。

  1. 看到 Thread 源代码,设置线程优先级最终调用了本地方法 setPriority0()
private native void setPriority0(int newPriority); 
  1. 接着我们在 OpenJDKThread.c 代码中找到 setPriority0() 对应的方法 JVM_SetThreadPriority
static JNINativeMethod methods[] = { ... {"setPriority0", "(I)V", (void *)&JVM_SetThreadPriority}, ... }; 
  1. 我们根据 JVM_SetThreadPriority 找到 jvm.cpp 中对应的代码段;
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 
  1. 根据第 3 步中的代码,我们可以发现关键是 java_lang_Thread::set_Priority() 这段代码,继续找 thread.cpp 代码中的 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); } 
  1. 发现上面代码最终调用的是 os::set_priority(),接着继续找出 os.cppset_priority() 方法;
OSReturn os::set_priority(Thread* thread, ThreadPriority p) { #ifdef ASSERT if (!(!thread->is_Java_thread() || Thread::current() == thread || Threads_lock->owned_by_self() || thread->is_Compiler_thread() )) { assert(false, "possibility of dangling Thread pointer"); } #endif if (p >= MinPriority && p <= MaxPriority) { int priority = java_to_os_priority[p]; return set_native_priority(thread, priority); } else { assert(false, "Should not happen"); return OS_ERR; } } 
  1. 终于发现了最终转换为各操作系统的优先级代码 java_to_os_priority[p],接下来就是找各个操作系统下的该数组的值。比如下面是 Linux 系统的优先级值。
int os::java_to_os_priority[CriticalPriority + 1] = { 19, // 0 Entry should never be used 4, // 1 MinPriority 3, // 2 2, // 3 1, // 4 0, // 5 NormPriority -1, // 6 -2, // 7 -3, // 8 -4, // 9 NearMaxPriority -5, // 10 MaxPriority -5 // 11 CriticalPriority }; 

好了,大家应该知道怎么找出 Java 线程优先级 [1,10] 一一对应各个操作系统中的优先级值。下面给大家统计一下。

Java 线程优先级 Linux Windows Apple Bsd Solaris
1 4 THREAD_PRIORITY_LOWEST(-2) 27 0 0
2 3 THREAD_PRIORITY_LOWEST(-2) 28 3 32
3 2 THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL(-1) 29 6 64
4 1 THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL(-1) 30 10 96
5 0 THREAD_PRIORITY_NORMAL(0) 31 15 127
6 -1 THREAD_PRIORITY_NORMAL(0) 32 18 127
7 -2 THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL(1) 33 21 127
8 -3 THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL(1) 34 25 127
9 -4 THREAD_PRIORITY_HIGHEST(2) 35 28 127
10 -5 THREAD_PRIORITY_HIGHEST(2) 36 31 127

Windows 系统的在 OpenJDK 源码中只找到上面的常量,值是通过微软提供的函数接口文档查到的,链接在这:setthreadpriority

我们从这个表格中也可以发现一些问题,即使我们在 Java 代码中设置了比较高的优先级,其实映射到操作系统的线程里面,并不一定比设置了低优先级的线程高,很有可能是相同的优先级。看看 Solaris 操作系统 这个极端的例子,优先级 5 到 10 映射的是相同的线程等级。

回头想想上面的例子为什么 3000 个线程,MAX_PRIORITY 优先级的 1000 个线程会优先执行呢?因为我们的 3 个优先级分别映射到 Windows 操作系统线程的 3 个不同的等级,所以才会生效。假设将 1、5、10 改成 5、6、7,运行结果那就不大一样了。

最后记住:切莫把线程优先级当做银弹,优先级高的线程不一定比优先级低的线程优先执行

这篇线程优先级文章也告段落了,朋友们看完觉得有用麻烦帮点个在看,推荐给身边朋友看看,原创不易。

推荐阅读

线程最最基础的知识

老板叫你别阻塞了

吃个快餐都能学到串行、并行、并发

泡一杯茶,学一学同异步

进程知多少?

设计模式看了又忘,忘了又看?

后台回复『设计模式』可以获取《一故事一设计模式》电子书

觉得文章有用帮忙转发&点赞,多谢朋友们!

LieBrother

原文链接:https://my.oschina.net/liebrother/blog/3110010
关注公众号

低调大师中文资讯倾力打造互联网数据资讯、行业资源、电子商务、移动互联网、网络营销平台。

持续更新报道IT业界、互联网、市场资讯、驱动更新,是最及时权威的产业资讯及硬件资讯报道平台。

转载内容版权归作者及来源网站所有,本站原创内容转载请注明来源。

文章评论

共有0条评论来说两句吧...

文章二维码

扫描即可查看该文章

点击排行

推荐阅读

最新文章