Java的調(diào)度機(jī)制怎么理解

CPU核心數(shù)，線程數(shù)

CPU個數(shù)、核心數(shù)、線程數(shù)的關(guān)系:

• CPU個數(shù)：是指物理上，即硬件上的核心數(shù)；

• 核心數(shù)：是邏輯上的，簡單理解為邏輯上模擬出的核心數(shù)；

• 線程數(shù)：是同一時刻設(shè)備能并行執(zhí)行的程序個數(shù)，線程數(shù) = cpu個數(shù) * 核數(shù)；

CPU線程數(shù)和Java多線程概念：

• 單個CPU線程在同一時刻只能執(zhí)行單一Java程序，也就是一個線程

• 單個線程同時只能在單個CPU線程中執(zhí)行

• 線程是操作系統(tǒng)最小的調(diào)度單位，進(jìn)程是資源（比如：內(nèi)存）分配的最小單位

• Java中的所有線程在JVM進(jìn)程中,CPU調(diào)度的是進(jìn)程中的線程

• Java多線程并不是由于CPU線程數(shù)為多個才稱為多線程，當(dāng)Java線程數(shù)大于CPU線程數(shù)，操作系統(tǒng)使用時間片機(jī)制，采用線程調(diào)度算法，頻繁的進(jìn)行線程切換。

IO阻塞時，線程會釋放CPU嗎?

當(dāng)線程處于IO操作時，線程是阻塞的，線程由運(yùn)行狀態(tài)切換到等待狀態(tài)。此時CPU會做上下文切換，以便處理其他程序；當(dāng)IO操作完成后，CPU會收到一個來自硬盤的中斷信號，CPU正在執(zhí)行的線程因此會被打斷，回到ready隊列。而先前因I/O而waiting的線程隨著I/O的完成也再次回到就緒隊列，此時CPU可能會選擇他執(zhí)行。

JAVA中并發(fā)和并行的概念

并行：指兩個或多個事件在同一時刻點發(fā)生，CPU同時執(zhí)行；并發(fā)：指兩個或多個事件在同一時間段內(nèi)發(fā)生，CPU交替執(zhí)行；

JAVA線程可以同時在多個核上運(yùn)行嗎?（思考）

操作系統(tǒng)是基于線程調(diào)度的，在同一時刻，JAVA進(jìn)程中不同的線程可能會在不同的核上并行運(yùn)行。

線程是調(diào)度的最小單位，而進(jìn)程是資源(比如：內(nèi)存)分配的最小單位。 

時間片輪轉(zhuǎn)機(jī)制

時間片輪轉(zhuǎn)法（Round-Robin，RR）：

根據(jù)先進(jìn)先出原則，排成隊列（就緒隊列），調(diào)度時，將CPU分配給隊首進(jìn)程，讓其執(zhí)行一個時間段（稱為：時間片），時間片通常為10-100ms數(shù)量級，當(dāng)執(zhí)行的時間片用完時，會由計時器發(fā)出時鐘中斷請求，調(diào)度程序便據(jù)此來停止該進(jìn)程的執(zhí)行，并將它排到隊列末尾，然后再把CPU重新分配給當(dāng)前隊列的隊首進(jìn)程，同理如此往復(fù)。

時間片大小取決于：

1. 系統(tǒng)對響應(yīng)時間的要求

1. 就緒隊列中進(jìn)程的數(shù)目

1. 系統(tǒng)的處理能力

進(jìn)程調(diào)度

采用此算法的系統(tǒng)，其程序就緒隊列往往按進(jìn)程到達(dá)的時間來排序。進(jìn)程調(diào)度程序總是選擇就緒隊列中的第一個進(jìn)程，也就是說按照先來先服務(wù)原則調(diào)度，但一旦進(jìn)程占用處理機(jī)則僅使用一個時間片。在使用一個時間片后，進(jìn)程還沒有完成其運(yùn)行，它必須釋放出處理機(jī)給下一個就緒的進(jìn)程，而被搶占的進(jìn)程返回到就緒隊列的末尾重新排隊等待再次運(yùn)行。

處理器同一個時間只能處理一個任務(wù)。處理器在處理多任務(wù)的時候，就要看請求的時間順序，如果時間一致，就要進(jìn)行預(yù)測。挑到一個任務(wù)后，需要若干步驟才能做完，這些步驟中有些需要處理器參與，有些不需要（如磁盤控制器的存儲過程）。不需要處理器處理的時候，這部分時間就要分配給其他的進(jìn)程。原來的進(jìn)程就要處于等待的時間段上。經(jīng)過周密分配時間，宏觀上就象是多個任務(wù)一起運(yùn)行一樣，但微觀上是有先后的，就是時間片輪換。

實現(xiàn)思想

時間片輪轉(zhuǎn)算法的基本思想是，系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按先來先服務(wù)算法的原則，排成一個隊列，每次調(diào)度時，系統(tǒng)把處理機(jī)分配給隊列首進(jìn)程，并讓其執(zhí)行一個時間片。當(dāng)執(zhí)行的時間片用完時，由一個計時器發(fā)出時鐘中斷請求，調(diào)度程序根據(jù)這個請求停止該進(jìn)程的運(yùn)行，將它送到就緒隊列的末尾，再把處理機(jī)分給就緒隊列中新的隊列首進(jìn)程，同時讓它也執(zhí)行一個時間片 

Java調(diào)度機(jī)制

所有的Java虛擬機(jī)都有一個線程調(diào)度器，用來確定哪個時刻運(yùn)行哪個線程。主要包含兩種：搶占式線程調(diào)度器和協(xié)作式線程調(diào)度器。

• 搶占式線程調(diào)度： 每個線程可能會有自己的優(yōu)先級，但是優(yōu)先及并不意味著高優(yōu)先級的線程一定會被調(diào)度，而是由CPU隨機(jī)的選擇，所謂搶占式的線程調(diào)度，就是說一個線程在執(zhí)行自己的任務(wù)時，雖然任務(wù)還沒有執(zhí)行完，但是CPU會迫使它暫停，讓其它線程占有CPU的使用權(quán)。

• 協(xié)作式線程調(diào)度： 每個線程可以有自己的優(yōu)先級，但優(yōu)先級并不意味著高優(yōu)先級的線程一定會被最先調(diào)度，而是由cpu時機(jī)選擇的，所謂協(xié)作式的線程調(diào)度，就是說一個線程在執(zhí)行自己的任務(wù)時，不允許被中途打斷，一定等當(dāng)前線程將任務(wù)執(zhí)行完畢后才會釋放對cpu的占有，其它線程才可以搶占該cpu。

兩者對比：

搶占式線程調(diào)度不易發(fā)生饑餓現(xiàn)象，不易因為一個線程的問題而影響整個進(jìn)程的執(zhí)行，但是其頻繁阻塞與調(diào)度，會造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。協(xié)作式的線程調(diào)度很容易因為一個線程的問題導(dǎo)致整個進(jìn)程中其它線程饑餓。

總結(jié):

• Java在調(diào)度機(jī)制上采用的是搶占式的線程調(diào)度機(jī)制。

• Java線程在運(yùn)行的過程中多個線程之間是協(xié)作式的。