前言
在Java中，線程是一種輕量級的程序，可以同時執行多個任務。但是，當多個線程同時運作時，需要一種方法來決定哪個線程應該運作。這就是線程排程的任務。
Java中使用的線程排程算法是搶占式排程算法。本篇博文将介紹什麼是搶占式排程算法，以及它是如何在Java中實作的。
什麼是搶占式排程算法？
搶占式排程算法是一種用于多任務處理的排程算法。它基于優先級來确定哪個任務應該優先運作。當一個高優先級的任務出現時，它将搶占正在運作的低優先級任務，并立即運作高優先級任務。
在Java中，線程有不同的優先級，可以使用Thread類的setPriority()方法設定。優先級的範圍是1到10，預設為5。數值越大，優先級越高。
搶占式排程算法使得高優先級線程可以在任何時候執行，即使低優先級線程正在執行。這是Java中實作多任務處理的核心機制。
搶占式排程算法的實作
在Java中，搶占式排程算法由Java虛拟機（JVM）來實作。JVM負責線程的排程和管理，通過搶占式排程算法來實作多任務處理。
當一個線程需要運作時，JVM将使用線程排程器來選擇下一個要運作的線程。線程排程器基于線程的優先級來選擇下一個要運作的線程。如果有多個線程具有相同的優先級，則線程排程器将使用循環排程算法來選擇下一個要運作的線程。
在搶占式排程算法中，如果一個高優先級線程需要運作，它将搶占正在運作的低優先級線程，并立即運作高優先級線程。這是通過将低優先級線程的目前狀态儲存到堆棧中來實作的。一旦高優先級線程完成運作，低優先級線程将恢複執行。
實作代碼
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
// 建立兩個線程
Thread thread1 = new MyThread("Thread 1");
Thread thread2 = new MyThread("Thread 2");
// 設定線程優先級
thread1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
thread2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
// 啟動線程
thread1.start();
thread2.start();
}
private static class MyThread extends Thread {
public MyThread(String name) {
super(name);
}
public void run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(getName() + " is running.");
Thread.yield(); // 暗示線程排程器可以選擇運作其他線程
try {
Thread.sleep(500); // 暫停線程的執行500毫秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
} 在這個示例中，我們建立了兩個線程，并分别設定它們的優先級。我們使用Thread類的yield()方法暗示線程排程器可以選擇運作其他線程，并使用sleep()方法暫停線程的執行。當線程運作時，它将循環執行五次，并在每次執行時列印一條消息。
由于線程1具有最高優先級，是以它将優先運作。然後線程2将運作，直到線程1再次運作。這個過程将一直持續下去，直到兩個線程都完成它們的循環。
這個示例展示了如何使用線程排程器來控制線程的執行順序，以及如何使用Thread類的yield()方法和sleep()方法來暫停和恢複線程的執行。
線程排程器的控制
在Java中，可以使用Thread類的yield()方法來暗示線程排程器可以選擇運作其他線程。當一個線程調用yield()方法時，它将放棄CPU控制權，使其他線程有機會運作。
另外，可以使用Thread類的sleep()方法來暫停線程的執行一段時間。這可以使其他線程有機會運作，并且可以用于實作一個周期性的任務。
總結
搶占式排程算法是Java中實作多任務處理的核心機制。線程的優先級和線程排程器共同決定哪個線程應該運作。如果一個高優先級線程需要運作，它将搶占正在運作的低優先級線程，并立即運作高優先級線程。線程排程器使用循環排程算法來選擇下一個要運作的線程，如果多個線程具有相同的優先級，則使用循環排程算法。
在Java中，可以使用Thread類的yield()方法和sleep()方法來控制線程排程器。使用yield()方法可以暗示線程排程器可以選擇運作其他線程，而使用sleep()方法可以暫停線程的執行一段時間。
總之，搶占式排程算法是Java中實作多任務處理的核心機制。它通過優先級來決定哪個線程應該運作，并使用循環排程算法來選擇下一個要運作的線程。通過使用Thread類的yield()方法和sleep()方法，可以控制線程排程器的行為，進而更好地實作多任務處理。