Java線程優先級

Java 線程優先級

Thread 類中，使用如下屬性來代表優先級。

private int priority;

我們可以通過 setPriority(int newPriority) 來設置新的優先級，通過 getPriority() 來獲取線程的優先級。

有些資料通過下面的例子就得出了一個結論：Java 線程默認優先級是 5。

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

其實這是大錯特錯的，只是看到了表面，看看下面的例子，我們把當前線程的優先級改為 4，發現子線程 thread 的優先級也是 4。

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

這啪啪啪打臉了，如果是線程默認優先級是 5，我們新創建的 thread 線程，沒設置優先級，理應是 5，但實際是 4。我們看看 Thread 初始化 priority 的源代碼。

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

原來，線程默認的優先級是繼承父線程的優先級，上面例子我們把父線程的優先級設置為 4，所以導致子線程的優先級也變成 4。

嚴謹一點說，子線程默認優先級和父線程一樣，Java 主線程默認的優先級是 5。

Java 中定義了 3 種優先級，分別是最低優先級（1）、正常優先級（5）、最高優先級（10），代碼如下所示。Java 優先級范圍是 [1, 10]，設置其他數字的優先級都會拋出 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;

接下來說說線程優先級的作用。先看下面代碼，代碼邏輯是創建了 3000 個線程，分別是： 1000 個優先級為 1 的線程， 1000 個優先級為 5 的線程，1000 個優先級為 10 的線程。用 minTimes 來記錄 1000 個 MIN_PRIORITY 線程運行時時間戳之和，用 normTimes 來記錄 1000 個 NORM_PRIORITY 線程運行時時間戳之和，用 maxTimes 來記錄 1000 個 MAX_PRIORITY 線程運行時時間戳之和。通過統計每個優先級的運行的時間戳之和，值越小代表的就是越優先執行。我們運行看看。

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 統計：" + maxTimes.get());         System.out.println("normPriority 統計：" + normTimes.get());         System.out.println("minPriority 統計：" + minTimes.get());         System.out.println("普通優先級與最高優先級相差時間：" + (normTimes.get() - maxTimes.get()) + "ms");         System.out.println("最低優先級與普通優先級相差時間：" + (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;             }         }     } }

執行結果如下：

# 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 統計：1568986695523243 normPriority 統計：1568986695526080 minPriority 統計：1568986695545414 普通優先級與最高優先級相差時間：2837ms 最低優先級與普通優先級相差時間：19334ms

我們一起來分析一下結果。先看看第一部分，最開始執行的線程高優先級、普通優先級、低優先級都有，最后執行的線程也都有各個優先級的，這說明了：優先級高的線程不代表一定比優先級低的線程優先執行。也可以換另一種說法：代碼執行順序跟線程的優先級無關。看看第二部分的結果，我們可以發現最高優先級的 1000 個線程執行時間戳之和最小，而最低優先級的 1000 個線程執行時間戳之和最大，因此可以得知：一批高優先級的線程會比一批低優先級的線程優先執行，即高優先級的線程大概率比低優先的線程優先獲得 CPU 資源。

各操作系統中真有 10 個線程等級么？

Java 作為跨平臺語言，線程有 10 個等級，但是映射到不同操作系統的線程優先級值不一樣。接下來教大家怎么在 OpenJDK 源碼中查各個操作系統中線程優先級映射的值。

看到 Thread 源代碼，設置線程優先級最終調用了本地方法 setPriority0()；

private native void setPriority0(int newPriority);

接著我們在 OpenJDK 的 Thread.c 代碼中找到 setPriority0() 對應的方法 JVM_SetThreadPriority；

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

我們根據 JVM_SetThreadPriority 找到 jvm.cpp 中對應的代碼段；

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

根據第 3 步中的代碼，我們可以發現關鍵是 java_lang_Thread::set_Priority() 這段代碼，繼續找 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); }