Java 线程优先级

在多线程编程中，线程优先级是一个非常重要的概念，它直接影响着线程被执行的机会。作为Java多线程编程的基础知识之一，理解线程优先级对于编写高效的多线程程序至关重要。

什么是线程优先级？

线程优先级是线程调度器（Thread Scheduler）在决定下一个要执行的线程时考虑的一个因素。在Java中，线程优先级用整数表示，范围从1到10：

Thread.MIN_PRIORITY：最低优先级，值为1
Thread.NORM_PRIORITY：默认优先级，值为5
Thread.MAX_PRIORITY：最高优先级，值为10

当多个线程同时处于就绪状态时，线程调度器会优先选择具有较高优先级的线程来执行。不过，需要注意的是，线程优先级仅仅是一个建议，并不保证高优先级的线程一定先于低优先级的线程执行。

警告

线程优先级的具体实现依赖于底层操作系统。不同的操作系统可能对线程优先级的支持程度不同，因此，不要过度依赖线程优先级来控制程序的执行流程。

设置和获取线程优先级

在Java中，可以通过Thread类的setPriority()和getPriority()方法来设置和获取线程的优先级。

基本语法

java
// 设置线程优先级
thread.setPriority(int priority);

// 获取线程优先级
int priority = thread.getPriority();

示例代码

下面是一个简单的示例，展示了如何设置和获取线程的优先级：

java
public class ThreadPriorityDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Thread 1 is running");
            System.out.println("Thread 1 priority: " + Thread.currentThread().getPriority());
        });
        
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Thread 2 is running");
            System.out.println("Thread 2 priority: " + Thread.currentThread().getPriority());
        });
        
        // 设置线程优先级
        thread1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); // 设置为最低优先级
        thread2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); // 设置为最高优先级
        
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

输出结果（可能会有所不同）：

Thread 2 is running
Thread 2 priority: 10
Thread 1 is running
Thread 1 priority: 1

这个例子中，我们创建了两个线程，并分别设置了不同的优先级。虽然thread1先启动，但由于thread2的优先级更高，所以可能会先执行thread2。不过，正如前面提到的，这取决于操作系统的线程调度策略，不同的运行环境可能会有不同的结果。

线程优先级的继承

在Java中，新创建的线程会继承创建它的线程（父线程）的优先级。如果没有明确设置线程的优先级，则默认为父线程的优先级。

java
public class PriorityInheritanceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 设置主线程优先级
        Thread.currentThread().setPriority(7);
        
        Thread childThread = new Thread(() -> {
            System.out.println("Child thread priority: " + Thread.currentThread().getPriority());
        });
        
        // 没有显式设置childThread的优先级
        childThread.start();
        
        System.out.println("Main thread priority: " + Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

输出结果：

Main thread priority: 7
Child thread priority: 7

线程优先级的实际应用

线程优先级在以下几种场景中特别有用：

1. 实时响应场景

在一些需要实时响应的应用中，比如游戏或音视频处理，可以为处理用户输入或音视频数据的线程分配较高的优先级，以确保它们能够得到及时处理。

2. 后台任务

对于一些不需要立即执行的后台任务，如日志记录、数据清理等，可以分配较低的优先级，让它们在系统资源充足时才执行。

3. 实际案例：简单的任务调度器

下面是一个简单的任务调度器实现，根据任务的紧急程度分配不同的线程优先级：

java
class Task implements Runnable {
    private String name;
    private int priority;
    
    public Task(String name, int priority) {
        this.name = name;
        this.priority = priority;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Task " + name + " is running with priority " + priority);
        // 模拟任务执行
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Task " + name + " completed");
    }
}

public class TaskSchedulerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建高、中、低优先级的任务
        Task highPriorityTask = new Task("High", Thread.MAX_PRIORITY);
        Task normalPriorityTask = new Task("Normal", Thread.NORM_PRIORITY);
        Task lowPriorityTask = new Task("Low", Thread.MIN_PRIORITY);
        
        // 创建并启动线程
        Thread highPriorityThread = new Thread(highPriorityTask);
        Thread normalPriorityThread = new Thread(normalPriorityTask);
        Thread lowPriorityThread = new Thread(lowPriorityTask);
        
        // 设置线程优先级
        highPriorityThread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        normalPriorityThread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        lowPriorityThread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        
        // 启动线程
        lowPriorityThread.start();
        normalPriorityThread.start();
        highPriorityThread.start();
    }
}

输出结果（可能会有所不同）：

Task High is running with priority 10
Task Normal is running with priority 5
Task Low is running with priority 1
Task High completed
Task Normal completed
Task Low completed

在这个例子中，我们根据任务的重要性创建了具有不同优先级的线程。高优先级的任务更有可能先执行，但再次强调，线程的实际执行顺序依赖于操作系统的线程调度策略。

线程优先级的最佳实践

以下是使用线程优先级时的一些最佳实践：

不要过度依赖线程优先级：由于线程优先级的效果取决于操作系统，因此不应该将其作为控制线程执行顺序的主要手段。
适度使用优先级：避免给所有线程都设置最高优先级，这会导致优先级失去意义。
考虑使用其他线程控制机制：例如，使用java.util.concurrent包中的线程池、锁、条件变量等更可靠的方式来控制线程执行。
测试不同的运行环境：在不同的操作系统和JVM版本上测试你的应用，以确保线程优先级不会导致意外的行为。

线程优先级与CPU密集型任务和IO密集型任务

在处理不同类型的任务时，线程优先级的设置策略也会有所不同：

CPU密集型任务

对于CPU密集型任务（如复杂计算），设置较高的优先级可能会导致其他线程的饥饿（长时间得不到执行的机会）。在这种情况下，可以考虑使用默认优先级或稍低的优先级，以确保所有线程都有公平的执行机会。

IO密集型任务

对于IO密集型任务（如文件读写、网络通信），由于这些任务大部分时间都在等待IO操作完成，设置较高的优先级通常不会对其他线程造成太大影响。

总结

Java线程优先级是线程调度器决定线程执行顺序的一个因素，但它只是一个"建议"而非"保证"。在实际开发中，虽然线程优先级可以用于提高特定线程的响应性，但不应该过度依赖它来控制程序的执行流程。

以下是关于Java线程优先级的关键要点：

线程优先级范围是1到10，分别对应MIN_PRIORITY、NORM_PRIORITY和MAX_PRIORITY。
可以通过setPriority()和getPriority()方法设置和获取线程优先级。
新创建的线程会继承父线程的优先级。
线程优先级的效果取决于操作系统的线程调度策略。
在实际应用中，应该结合其他线程控制机制一起使用，而不是单纯依赖线程优先级。

练习题

创建三个线程，分别打印数字1-10、字母a-j和符号!@#$%^&*()，设置不同的优先级并观察执行结果。
编写一个程序，使用不同优先级的线程来模拟银行服务窗口处理VIP客户和普通客户的场景。
研究在Windows和Linux系统上，相同的线程优先级设置是否会导致不同的行为。

延伸阅读

通过掌握线程优先级的概念和应用，你将能够更好地理解Java多线程编程中的线程调度机制，为编写高效的多线程应用打下基础。

什么是线程优先级？​

设置和获取线程优先级​

基本语法​

示例代码​

线程优先级的继承​

线程优先级的实际应用​

1. 实时响应场景​

2. 后台任务​

3. 实际案例：简单的任务调度器​

线程优先级的最佳实践​

线程优先级与CPU密集型任务和IO密集型任务​

CPU密集型任务​

IO密集型任务​

总结​

练习题​

延伸阅读​