CPU核心数，线程数，时间片轮转机制解读

CPU的核心数

• CPU个数：是指物理上，即硬件上的核心数；
• 核心数：是逻辑上的，简单理解为逻辑上模拟出的核心数；
• 线程数：是同一时刻设备能并行执行的程序个数，线程数 = cpu个数 * 核数；

区分CPU线程数与JAVA多线程的概念

CPU线程数：在CPU线程中，一个线程通常指的是一个运行在桌面的窗口应用（以有可视化的操作系统为例，该应用又称进程）。通常在windows的任务管理器可以看见进程的状态。一个线程（又称进程、应用程序）只会在一个CPU线程上运行。

JAVA多线程：java线程通常是有开发者手动调用new Thread(）函数创建，该java线程统一由JVM进程管理。其中“多线程”概念并非是因为CPU的核心数多个组成而来，只是在java进程内，开发者使用多个Java线程来处理任务。

简单理解为：java多线程数与多核CPU的核心数无关。

思考：现实工作中有一些线程池创建时，指定的核心数大小如何确定的？

时间片轮转机制（Round-Robin又称RR调度）

名称通俗解析

• 时间片：一个运行中的（CPU线程）的进程不会一直持有操作系统资源，会给定一个可以容忍的持有时长（这个时间为10-100ms）。具体数值由CPU计算得到
• 轮转机制：在一个CPU线程到达CPU计算的持有时长时，系统将决定下一个进程是哪个。通常情况下该按照 先来先服务，到达持有时长的线程移动到最后等待下一次调度。

时间片轮转机制的内部结构设计

 组件解析

• 程序计数器：该进程在一次持有时长内执行到哪一步记录,主要用于记录得到系统资源时程序上一次等待执行位置（在该线程任务还未完成时）

• 时间片：通常由以下几个因素决定：系统对响应时间的要求、就绪队列中进程的数目、系统的处理能力
• 调度器：用于调度线程出队入队
• 计时器：硬件系统层面用于计算
• 调度队列：先进先出结构（FIFO队列）

JVM线程调度（Thread scheduler）

设计思想：抢占式调度、时间片轮转

抢占式调度：在日常工作编码中，我们可以通过手动设置线程是优先级，来获取cpu调度的高优先级。但这个情况只有某些特定情况下，如：在CPU资源存在紧张。

时间片轮转：在java的线程创建时，采用了CPU的时间片轮转思想给每一个java线程分配一定的时间片，确保每一个线程都可以被调度。公平的使用CPU资源，避免某一java线程长时间占用。

通常情况下，JVM线程调度还考虑到以下方面：

• 线程的优先级：线程的优先级范围从1到10，其中1为最低优先级，10为最高优先级，默认优先级为5，通过手动设置较高的优先级从而在调度时较高几率获取到调用机会。
• 线程的状态管理：Java线程通过（阻塞、运行、等待等状态）来管理线程，线程调度器也可以根据这些状态来调度线程。
• 线程同步机制：Java的同步机制（锁、条件变量等条件）来控制每一个线程的执行顺序，线程调度器也会根据这些来调度线程，避免发生死锁、线程冲突。

总结

Java的调度机制通过线程调度器实现，采用抢占式调度和时间片轮转的策略，以及支持线程优先级和同步机制，来协调和管理线程的执行顺序，从而实现多线程程序的并发执行。