# 模組23 控制執行緒與優先安排（join()、yeild()、setPriority()）

## 先寫在前面
執行緒的切換由系統和 CPU 控制，很捉摸不定。

即使我們在這章節中，將學到如何幫執行緒安排優先權，也未必會按照我們所想的順序執行。

比較能確切掌控的，是讓正在執行的執行緒進入等待或睡眠，從 Running 狀態切換到 Runnable 狀態，然而在排程中等待 CPU 喚醒時，什麼時候能執行到也不一定。

## 控制執行緒的常用方法

### join()

讓我們可以控制 2 個執行緒之間的「先後」關係。

* `join()`：正在執行的執行緒，所呼叫的執行緒終止後，自己才會繼續執行。
* `join(long milliseconds)`：毫秒數一到，就不會再等待對方了，開始參與競爭執行的行列。

:::warning
在 a 執行緒中呼叫 `b.join()` ，是 a 會等待 b 結束後再繼續執行，可能會混淆，要多注意。
:::

### setPriority()

為多個執行緒作流程安排（Scheduling），決定順序，盡可能確保重要或急迫的執行緒可以被立即或經常執行。

<font color=red>**原則上**</font>優先權較高者先執行，有時會有例外，系統為了避免優先權較低者餓死（Starvation）的情況，會讓其先執行；而**優先權相等時，是<font color=red>任選其一執行**</font>。

設定優先權，只是為了讓我們的排程更有效率，不能完全仰賴優先權之間的關係控制程式進行的順序。

* `setPriority(int newPriority)`：其中可以傳入的參數如下：
* 1~10 內的整數
* 最小值 = `1`
* 預設值 = `5`
* 最大值 = `10`
* 常數：代表數值，程式碼更有閱讀性。
* `Thread.MIN_PRIORITY`：相當於最小值 `1`。
* `Thread.NORM_PRIORITY`：相當於預設值 `5`。
* `Thread.MAX_PRIORITY`：相當於最大值 `10`。

### yield()
改善 [Selifish thread](#自私的執行緒（Selfish-thread）) 造成的狀況，正在執行的執行緒自願將自己移出 Running 狀態，回到 Ready 狀態等待。
但僅對**優先權相等**的數個執行緒有效。

## 多執行緒程式特性

總結就是一句話：==難以預測其行為==，並且[自私](#自私的執行緒（Selfish-thread）)。

### 執行緒面
1. 無法完全保證順序。
2. 工作切換（Task Switches）可能在任何時刻、任何位置發生。
3. 對於小改變有高度敏感性。
4. 並不總是立刻啟動執行（需被排程進 Ready 狀態）。

### 系統面
* **在具有 [Time-slicing](#時間切割（Time-slicing）) 特性的 OS 中**：
1. 優先權相同的執行緒，會以**幾乎相同機會**的循環方式取得時間槽並執行。
2. 優先權較低的執行緒也有機會取得。
3. 比例大約正比於優先權值，所以在長時間執行中不會有執行緒完全都沒有被顧及到的狀況
* **非 Time-slicing 的 OS 中**：
易發生完全獨佔。

不論是執行緒上或系統上，為了解決獨佔的問題，對於有大量運算的執行緒，可以適度呼叫 `yeild()`，讓其他執行緒有執行的機會（尤其可增加使用者介面［UI］的良好互動）。

## 其他概念補充

### 時間切割（Time-slicing）

例如：windows 系統將CPU分成一段段的時間槽（time slot），分給優先權最高且相等的數個執行緒，直到它們執行完畢，或執行權被更高優先權的執行緒搶走。

但具有 Time-slicing 特性的 OS，也無法保證 time slot 能平均分配或執行緒執行的優先順序。

### 自私的執行緒（Selfish thread）

實踐了 socially-impaired 的特性：

* **以執行緒而言：**
擁有密實迴圈（tight loop，指迴圈的程式碼不多，很快就進入下一次執行），將一直獨佔 CPU 執行權。
* **以系統而言：**
若該系統不支援 Time-slicing，易完全獨佔，直到該迴圈執行完畢，或被更高優先權的其他執行緒搶走執行權。