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Java应用程序中如何动态的分配CPU资源?

归档日期:07-08       文本归类:多处理器分配      文章编辑:爱尚语录

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  1. 须充分利用现有硬件资源,在系统空闲时,让低优先级任务也能够得到系统所能给予最快响应。

  2.当硬件资源超负荷运行时,虽然系统中有大规模、多数量任务不能处理,但它不应受影响,而能够顺利处理那些能够被处理、最重要高优先级任务。

  多任务系统要用多线程实现最简单方法就是将线程和任务一一对应,动态调整线程优先级,利用线程调度来完成CPU资源在不同任务间动态分配。这种思路在以前使用本地化代码(Native Code),充分利用特定硬件和操作系统技巧基础上是基本可行。但在跨平台Java环境中,这个思路对仅有小规模任务数简单系统才可行,原因有以下两点:

  1. Java线程虽然在编程角度(API)是与平台无关,但它运行效果却和不同操作系统平台密切相关。为了利用更多CPU资源,Java中一个线程(Thread)就对应着不同操作系统下一个真实线程。因为Java虚拟机没有实现线程调度,所以这些Java线程在不同操作系统调度下运行差异性也就比较明显。例如在Windows系统中,不仅线程优先级少于Java API参数规定十个优先级,而且微软明确反对程序员动态调整线程优先级。即使在操作系统中有足够优先权,让线程优先级参数和真实线程优先级对应,不同操作系统调度方式也会有许多不同。这最终会造成代码在不同平台上行为变得不可预测。这就很难满足复杂、大规模并发任务众多优先级需求,从而很难达到用户业务需要达到效果。

  2. 由于在Java系统中,线程被包装在一个Java语言对象类—Thread中,所以为了完成Java语言对象和操作系统线程对应,Java线程系统开销还是比较大(在NT 4.0中,平均每个线KB内存)。因此如果让Thread对象个数和成千上万任务数同比例增长,就显然是不合理。

  内容摘要:本文利用协调式多任务模型,提出一个与平台无关、并且能在任务间动态分配CPU资源方案。

  综上所述,根据并发多任务大规模需求和Java平台固有特点,想要利用Java Thread对象优先级调整CPU资源分配是非常困难,所以应该尽量避免让线程和任务直接对应,也尽量避免使用操作系统线程优先级调度机制。

  根据以上分析,问题症结在于:多任务系统中任务在Java语言中对应以及任务间相互调度。

  从本质上看,一个任务就是一系列对象方法调用序列,与JavaThread对象或者别类对象没有必然联系。在避免使用不同操作系统线程调度且同时Java虚拟机又没有线程调度能力情况下,要想构造一个协调式多任务系统,让各个任务相互配合就成了最直接思路。协调式多任务系统一般有以下特点:

  2. 消息队列完成消息存储和管理,从而利用消息处理次序体现任务优先级不同;

  可能出于巧合,Java语言具有构造协调式多任务系统天然条件。Java对象方法不仅是一个函数调用,它还是一个hod类对象。而所有对象方法都可以通过Method类invoke方法调用。如果能使每个任务所对应一系列方法全部以对象形式包装成消息,放到消息队列中,然后再按照自己优先级算法将队列中消息取出,执行其Method对象invoke调用,那么一个基本协调式多任务系统就形成了。其中,任务优先级和线程优先级没有绑定关系。该系统主体调度函数可以设置成一个“死循环”,按照需要优先级算法处理消息队列。对于有多重循环、外设等待等耗时操作消息响应函数,可以在响应函数内部递归调用主体调度函数,这一次调用把原来“死循环”改成在消息队列长度减少到一定程度(或者为空)后退出。退出后,函数返回,执行刚才没有完成消息响应逻辑,这样就非常自然地实现了协调式系统中任务主动放弃CPU资源要求。

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