CPU核心數(shù)，線程數(shù)
CPU個(gè)數(shù)、核心數(shù)、線程數(shù)的關(guān)系:
- CPU個(gè)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(jiǎn)單理解為邏輯上模擬出的核心數(shù)；
- 線程數(shù)：是同一時(shí)刻設(shè)備能并行執(zhí)行的程序個(gè)數(shù)，線程數(shù) = cpu個(gè)數(shù) * 核數(shù)；
CPU線程數(shù)和Java多線程概念：
- 單個(gè)CPU線程在同一時(shí)刻只能執(zhí)行單一Java程序，也就是一個(gè)線程
- 單個(gè)線程同時(shí)只能在單個(gè)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(gè)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(shí)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(shí)，線程會(huì)釋放CPU嗎?
當(dāng)線程處于IO操作時(shí)，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(shí)CPU會(huì)做上下文切換，以便處理其他程序；當(dāng)IO操作完成后，CPU會(huì)收到一個(gè)來(lái)自硬盤(pán)的中斷信號(hào)，CPU正在執(zhí)行的線程因此會(huì)被打斷，回到ready隊(duì)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(duì)列，此時(shí)CPU可能會(huì)選擇他執(zhí)行。
JAVA中并發(fā)和并行的概念
- 并行：指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)刻點(diǎn)發(fā)生，CPU同時(shí)執(zhí)行；
- 并發(fā)：指兩個(gè)或多個(gè)事件在同一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生，CPU交替執(zhí)行；
JAVA線程可以同時(shí)在多個(gè)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(shí)刻，JAVA進(jìn)程中不同的線程可能會(huì)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(shí)間片輪轉(zhuǎn)機(jī)制
時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法（Round-Robin，RR）：
根據(jù)先進(jìn)先出原則，排成隊(duì)列（就緒隊(duì)列），調(diào)度時(shí)，將CPU分配給隊(duì)首進(jìn)程，讓其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間段（稱為：時(shí)間片），時(shí)間片通常為10-100ms數(shù)量級(jí)，當(dāng)執(zhí)行的時(shí)間片用完時(shí)，會(huì)由計(jì)時(shí)器發(fā)出時(shí)鐘中斷請(qǐng)求，調(diào)度程序便據(jù)此來(lái)停止該進(jìn)程的執(zhí)行，并將它排到隊(duì)列末尾，然后再把CPU重新分配給當(dāng)前隊(duì)列的隊(duì)首進(jìn)程，同理如此往復(fù)。
時(shí)間片大小取決于：
- 系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求
- 就緒隊(duì)列中進(jìn)程的數(shù)目
- 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(duì)列往往按進(jìn)程到達(dá)的時(shí)間來(lái)排序。進(jìn)程調(diào)度程序總是選擇就緒隊(duì)列中的第一個(gè)進(jìn)程，也就是說(shuō)按照先來(lái)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(gè)時(shí)間片。在使用一個(gè)時(shí)間片后，進(jìn)程還沒(méi)有完成其運(yùn)行，它必須釋放出處理機(jī)給下一個(gè)就緒的進(jìn)程，而被搶占的進(jìn)程返回到就緒隊(duì)列的末尾重新排隊(duì)等待再次運(yùn)行。
處理器同一個(gè)時(shí)間只能處理一個(gè)任務(wù)。處理器在處理多任務(wù)的時(shí)候，就要看請(qǐng)求的時(shí)間順序，如果時(shí)間一致，就要進(jìn)行預(yù)測(cè)。挑到一個(gè)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(pán)控制器的存儲(chǔ)過(guò)程）。不需要處理器處理的時(shí)候，這部分時(shí)間就要分配給其他的進(jìn)程。原來(lái)的進(jìn)程就要處于等待的時(shí)間段上。經(jīng)過(guò)周密分配時(shí)間，宏觀上就象是多個(gè)任務(wù)一起運(yùn)行一樣，但微觀上是有先后的，就是時(shí)間片輪換。
實(shí)現(xiàn)思想
時(shí)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(lái)先服務(wù)算法的原則，排成一個(gè)隊(duì)列，每次調(diào)度時(shí)，系統(tǒng)把處理機(jī)分配給隊(duì)列首進(jìn)程，并讓其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片。當(dāng)執(zhí)行的時(shí)間片用完時(shí)，由一個(gè)計(jì)時(shí)器發(fā)出時(shí)鐘中斷請(qǐng)求，調(diào)度程序根據(jù)這個(gè)請(qǐng)求停止該進(jìn)程的運(yùn)行，將它送到就緒隊(duì)列的末尾，再把處理機(jī)分給就緒隊(duì)列中新的隊(duì)列首進(jìn)程，同時(shí)讓它也執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片
Java調(diào)度機(jī)制
所有的Java虛擬機(jī)都有一個(gè)線程調(diào)度器，用來(lái)確定那個(gè)時(shí)刻運(yùn)行那個(gè)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(gè)線程可能會(huì)有自己的優(yōu)先級(jí)，但是優(yōu)先及并不意味著高優(yōu)先級(jí)的線程一定會(huì)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(shuō)一個(gè)線程在執(zhí)行自己的任務(wù)時(shí)，雖然任務(wù)還沒(méi)有執(zhí)行完，但是CPU會(huì)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(gè)線程可以有自己的優(yōu)先級(jí)，但優(yōu)先級(jí)并不意味著高優(yōu)先級(jí)的線程一定會(huì)被最先調(diào)度，而是由cpu時(shí)機(jī)選擇的，所謂協(xié)作式的線程調(diào)度，就是說(shuō)一個(gè)線程在執(zhí)行自己的任務(wù)時(shí)，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(huì)釋放對(duì)cpu的占有，其它線程才可以搶占該cpu。
兩者對(duì)比：
搶占式線程調(diào)度不易發(fā)生饑餓現(xiàn)象，不易因?yàn)橐粋€(gè)線程的問(wèn)題而影響整個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行，但是其頻繁阻塞與調(diào)度，會(huì)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?yàn)橐粋€(gè)線程的問(wèn)題導(dǎo)致整個(gè)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(guò)程中多個(gè)線程之間式協(xié)作式的。
