了解Java线程优先级，更要知道对应操作系统的优先级，不然会踩坑
java 多线程系列第 6 篇。
这篇我们来看看 java 线程的优先级。
java 线程优先级
thread 类中，使用如下属性来代表优先级。
private int priority;
我们可以通过 setpriority(int newpriority) 来设置新的优先级，通过 getpriority() 来获取线程的优先级。
有些资料通过下面的例子就得出了一个结论：java 线程默认优先级是 5。
public static void main(string[] args) {
thread thread = new thread();
system.out.println(thread.getpriority());
}
// 打印结果：5
其实这是大错特错的，只是看到了表面，看看下面的例子，我们把当前线程的优先级改为 4，发现子线程 thread 的优先级也是 4。
public static void main(string[] args) {
thread.currentthread().setpriority(4);
thread thread = new thread();
system.out.println(thread.getpriority());
}
// 打印结果：4
这啪啪啪打脸了，如果是线程默认优先级是 5，我们新创建的 thread 线程，没设置优先级，理应是 5，但实际是 4。我们看看 thread 初始化 priority 的源代码。
thread parent = currentthread(); this.priority = parent.getpriority();
原来，线程默认的优先级是继承父线程的优先级，上面例子我们把父线程的优先级设置为 4，所以导致子线程的优先级也变成 4。
严谨一点说，子线程默认优先级和父线程一样，java 主线程默认的优先级是 5。
java 中定义了 3 种优先级，分别是最低优先级（1）、正常优先级（5）、最高优先级（10），代码如下所示。java 优先级范围是 [1, 10]，设置其他数字的优先级都会抛出 illegalargumentexception 异常。
/** * 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;
接下来说说线程优先级的作用。先看下面代码，代码逻辑是创建了 3000 个线程，分别是： 1000 个优先级为 1 的线程， 1000 个优先级为 5 的线程，1000 个优先级为 10 的线程。用 mintimes 来记录 1000 个 min_priority 线程运行时时间戳之和，用 normtimes 来记录 1000 个 norm_priority 线程运行时时间戳之和，用 maxtimes 来记录 1000 个 max_priority 线程运行时时间戳之和。通过统计每个优先级的运行的时间戳之和，值越小代表的就是越优先执行。我们运行看看。
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 统计：" + maxtimes.get());
system.out.println("normpriority 统计：" + normtimes.get());
system.out.println("minpriority 统计：" + mintimes.get());
system.out.println("普通优先级与最高优先级相差时间：" + (normtimes.get() - maxtimes.get()) + "ms");
system.out.println("最低优先级与普通优先级相差时间：" + (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;
}
}
}
}
执行结果如下：
# 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 统计：1568986695523243 normpriority 统计：1568986695526080 minpriority 统计：1568986695545414 普通优先级与最高优先级相差时间：2837ms 最低优先级与普通优先级相差时间：19334ms
我们一起来分析一下结果。先看看第一部分，最开始执行的线程高优先级、普通优先级、低优先级都有，最后执行的线程也都有各个优先级的，这说明了：优先级高的线程不代表一定比优先级低的线程优先执行。也可以换另一种说法：代码执行顺序跟线程的优先级无关。看看第二部分的结果，我们可以发现最高优先级的 1000 个线程执行时间戳之和最小，而最低优先级的 1000 个线程执行时间戳之和最大，因此可以得知：一批高优先级的线程会比一批低优先级的线程优先执行，即高优先级的线程大概率比低优先的线程优先获得 cpu 资源。
各操作系统中真有 10 个线程等级么？
java 作为跨平台语言，线程有 10 个等级，但是映射到不同操作系统的线程优先级值不一样。接下来教大家怎么在 openjdk 源码中查各个操作系统中线程优先级映射的值。
- 看到 thread 源代码，设置线程优先级最终调用了本地方法
setpriority0()；
private native void setpriority0(int newpriority);
- 接着我们在 openjdk 的
thread.c代码中找到setpriority0()对应的方法jvm_setthreadpriority；
static jninativemethod methods[] = {
...
{"setpriority0", "(i)v", (void *)&jvm_setthreadpriority},
...
};
- 我们根据
jvm_setthreadpriority找到 jvm.cpp 中对应的代码段；
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
- 根据第 3 步中的代码，我们可以发现关键是
java_lang_thread::set_priority()这段代码，继续找 thread.cpp 代码中的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);
}
- 发现上面代码最终调用的是
os::set_priority()，接着继续找出 os.cpp 的set_priority()方法；
osreturn os::set_priority(thread* thread, threadpriority p) {
#ifdef assert
if (!(!thread->is_java_thread() ||
thread::current() == thread ||
threads_lock->owned_by_self()
|| thread->is_compiler_thread()
)) {
assert(false, "possibility of dangling thread pointer");
}
#endif
if (p >= minpriority && p <= maxpriority) {
int priority = java_to_os_priority[p];
return set_native_priority(thread, priority);
} else {
assert(false, "should not happen");
return os_err;
}
}
- 终于发现了最终转换为各操作系统的优先级代码
java_to_os_priority[p]，接下来就是找各个操作系统下的该数组的值。比如下面是 linux 系统的优先级值。
int os::java_to_os_priority[criticalpriority + 1] = {
19, // 0 entry should never be used
4, // 1 minpriority
3, // 2
2, // 3
1, // 4
0, // 5 normpriority
-1, // 6
-2, // 7
-3, // 8
-4, // 9 nearmaxpriority
-5, // 10 maxpriority
-5 // 11 criticalpriority
};
好了，大家应该知道怎么找出 java 线程优先级 [1,10] 一一对应各个操作系统中的优先级值。下面给大家统计一下。
| java 线程优先级 | linux | windows | apple | bsd | solaris |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4 | thread_priority_lowest(-2) | 27 | 0 | 0 |
| 2 | 3 | thread_priority_lowest(-2) | 28 | 3 | 32 |
| 3 | 2 | thread_priority_below_normal(-1) | 29 | 6 | 64 |
| 4 | 1 | thread_priority_below_normal(-1) | 30 | 10 | 96 |
| 5 | 0 | thread_priority_normal(0) | 31 | 15 | 127 |
| 6 | -1 | thread_priority_normal(0) | 32 | 18 | 127 |
| 7 | -2 | thread_priority_above_normal(1) | 33 | 21 | 127 |
| 8 | -3 | thread_priority_above_normal(1) | 34 | 25 | 127 |
| 9 | -4 | thread_priority_highest(2) | 35 | 28 | 127 |
| 10 | -5 | thread_priority_highest(2) | 36 | 31 | 127 |
windows 系统的在 openjdk 源码中只找到上面的常量，值是通过微软提供的函数接口文档查到的，链接在这：setthreadpriority
我们从这个表格中也可以发现一些问题，即使我们在 java 代码中设置了比较高的优先级，其实映射到操作系统的线程里面，并不一定比设置了低优先级的线程高，很有可能是相同的优先级。看看 solaris 操作系统 这个极端的例子，优先级 5 到 10 映射的是相同的线程等级。
回头想想上面的例子为什么 3000 个线程，max_priority 优先级的 1000 个线程会优先执行呢？因为我们的 3 个优先级分别映射到 windows 操作系统线程的 3 个不同的等级，所以才会生效。假设将 1、5、10 改成 5、6、7，运行结果那就不大一样了。
最后记住：切莫把线程优先级当做银弹，优先级高的线程不一定比优先级低的线程优先执行。
这篇线程优先级文章也告段落了，朋友们看完觉得有用麻烦帮点个在看，推荐给身边朋友看看，原创不易。
推荐阅读
了解java线程优先级，更要知道对应操作系统的优先级，不然会踩坑
后台回复『设计模式』可以获取《一故事一设计模式》电子书
觉得文章有用帮忙转发&点赞，多谢朋友们！