Java - 线程调度器

你好，未来的Java巫师们！今天，我们将踏上一段令人激动的旅程，进入Java线程调度的世界。如果你是编程新手，也不用担心——我将作为你的友好向导，我们会一步一步地探讨这个话题。所以，拿起你的虚拟魔杖（键盘），让我们开始吧！

Java - Thread Scheduler

什么是线程调度？

在我们深入细节之前，先来了解一下线程调度到底是关于什么的。想象一下，你是一个马戏团的指挥（即Java运行时），你有多位表演者（线程）等待展示他们的表演。你的工作就是决定哪位表演者上台，以及他们表演多长时间。在Java中，线程调度本质上就是这样——它管理多个线程，并决定哪个线程在什么时候运行。

为什么我们需要线程调度？

你可能会想：“为什么我们不能让所有线程想什么时候运行就什么时候运行呢？”好吧，想象一下如果所有的马戏团表演者都试图同时表演——那将是混乱的！线程调度有助于维持秩序，确保公平的资源分配，并提高整体系统性能。

Java的线程调度器

Java有一个内置的线程调度器，可以为我们处理这个复杂的任务。它使用操作系统的调度和自己的算法来有效地管理线程。

线程状态

在我们深入了解调度之前，先快速回顾一下线程可能处于的不同状态：

新建
可运行
运行
阻塞/等待
终止

调度器负责在这些状态之间移动线程。

基本线程创建与调度

让我们从一个简单的例子开始，看看Java是如何创建和调度线程的：

public class SimpleThreadExample {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("线程 1: " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("线程 2: " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

thread1.start();
thread2.start();
}
}

在这个例子中，我们创建了两个线程，它们打印从0到4的数字。Thread.sleep(1000)调用使每个线程在打印之间暂停1秒。

当你运行这个程序时，你会注意到输出可能不是完美的交替顺序。这是因为Java调度器在决定何时在线程之间切换！

线程优先级

Java允许我们向调度器提供提示，表明哪些线程更重要。我们可以使用setPriority()方法设置线程优先级。让我们修改一下我们之前的例子：

public class ThreadPriorityExample {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("低优先级线程: " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("高优先级线程: " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

thread1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
thread2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

thread1.start();
thread2.start();
}
}

在这个例子中，我们将thread1设置为最低优先级，将thread2设置为最高优先级。虽然这并不能保证thread2总是首先运行或运行得更频繁，但它确实向调度器提示应该尽可能优先考虑thread2。

ScheduledExecutorService

现在，让我们看看如何使用ScheduledExecutorService以更高级的方式调度线程。这个强大的工具允许我们安排任务在延迟后运行或在固定间隔运行。

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ScheduledExecutorExample {
public static void main(String[] args) {
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(2);

Runnable task1 = () -> System.out.println("任务 1 在: " + System.currentTimeMillis() + " 执行");
Runnable task2 = () -> System.out.println("任务 2 在: " + System.currentTimeMillis() + " 执行");

executor.schedule(task1, 5, TimeUnit.SECONDS);
executor.scheduleAtFixedRate(task2, 0, 2, TimeUnit.SECONDS);

try {
Thread.sleep(10000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

executor.shutdown();
}
}

在这个例子中：

我们创建了一个带有2个线程的ScheduledExecutorService。
task1被安排在5秒延迟后运行一次。
task2被安排从0秒开始，每隔2秒运行一次。
我们让程序运行10秒后关闭执行器。

这演示了我们可以如何精确地控制任务何时以及如何频繁地运行。

ScheduledExecutorService 方法

以下是ScheduledExecutorService提供的主要方法表：

方法	描述
`schedule(Runnable, long, TimeUnit)`	安排一次性任务在指定的延迟后运行
`scheduleAtFixedRate(Runnable, long, long, TimeUnit)`	安排任务以固定的延迟间隔定期运行，每次执行的开始之间
`scheduleWithFixedDelay(Runnable, long, long, TimeUnit)`	安排任务以固定的延迟定期运行，每次执行的结束和下一次开始之间

结论

好了，各位！我们已经浏览了Java线程调度的基础知识，从简单的线程创建到使用ScheduledExecutorService的高级调度。请记住，线程调度就像指挥管弦乐队一样——一切都是关于和谐和时机。

在你继续Java的冒险之旅中，你将发现更多微调线程行为的方法。但现在，给自己鼓个掌——你已经迈出了并发编程世界的重大一步！

继续练习，保持好奇心，最重要的是，编码愉快！谁知道呢，也许有朝一日你将编写下一代Java线程调度器。在那之前，祝线程愉快！

Credits: Image by storyset