Java 线程中的分时模型和抢占模型
线程的调度机制决定了多个线程在 CPU 上的执行方式，其中主要有两种常见的模型：分时模型和抢占模型。这两种模型的核心区别在于线程的执行时间分配和切换方式。
1. 分时模型（Time-Sharing Model）
- 定义:
在分时模型中，系统会将 CPU 的使用时间分成多个时间片（Time Slice），并将这些时间片轮流分配给各个线程。线程按照固定顺序轮流运行，确保每个线程都能获得一定的 CPU 时间。 - 特点:
- 每个线程都有相等的机会使用 CPU（公平性）。
- 时间片到期后，线程会被挂起，让其他线程运行。
- 不管线程是否已经完成任务，只要时间片耗尽，都会被强制暂停，等待下一轮。
- 优缺点:
- 优点: 每个线程都会被公平对待，不会出现线程“饥饿”现象。
- 缺点: 时间片的固定长度可能导致 CPU 利用率低下（比如一些线程仅需要少量时间片就可以完成任务，但仍需等待轮转）。
- 应用场景:
分时模型常用于早期的操作系统或简单的调度场景，如单核 CPU 的简单任务调度。
2. 抢占模型（Preemptive Model）
- 定义:
在抢占模型中，线程的执行优先级由系统或开发者设定，线程的运行时间和调度顺序由操作系统内核的调度器决定。系统会根据优先级动态分配 CPU 时间，并可以在任意时刻暂停低优先级线程，切换到高优先级线程。 - 特点:
- 优先级高的线程可以抢占 CPU，优先运行。
- 如果某个线程正在运行，而另一个更高优先级的线程需要运行，当前线程会被暂停。
- 线程切换时机不固定，由系统调度决定。
- 优缺点:
- 优点: 更高效，能快速响应高优先级任务，适合复杂、多任务的场景。
- 缺点: 如果调度策略不合理，可能导致低优先级线程“饥饿”，长时间无法获得 CPU 时间。
- 应用场景:
抢占模型是**现代操作系统（如 Windows、Linux、MacOS）**和多核 CPU 的主流调度模型。
Java 中的线程调度模型
- Java 的线程调度由 操作系统的线程调度器负责，通常使用抢占模型。
- Java 中的线程可以通过
Thread.setPriority(int priority)方法设置优先级，但具体效果依赖于操作系统的实现。 - Java 线程在多核 CPU 上运行时，操作系统会基于抢占式调度动态分配线程到不同的核心，确保高优先级线程能及时运行。
对比总结
| 特性 | 分时模型 | 抢占模型 |
|---|---|---|
| 调度方式 | 时间片轮转 | 动态优先级调度 |
| 公平性 | 高 | 可能不公平（优先级低的线程可能饿死） |
| 响应速度 | 相对较慢 | 高优先级线程响应更快 |
| 应用场景 | 简单任务调度 | 复杂、多任务的现代系统 |
在 Java 和现代操作系统中，抢占模型是主流，而分时模型主要存在于一些特定的嵌入式或早期系统中。
