📘 Module 12: Multithreading & Concurrency in Java

📘 Thread Scheduling in Java (Thread Execution Order)

🔷 1. Thread Scheduling क्या है?

जब multiple threads एक साथ runnable हों, तो Java VM (JVM) किस thread को कब, कितनी देर के लिए CPU देगा, यह तय करना — Thread Scheduling कहलाता है।

➡️ Java में Thread Scheduling Thread Scheduler द्वारा manage होता है। यह OS dependent होता है — यानी behavior platform पर भी depend करता है।

🔧 Thread Scheduler के दो मुख्य policies होती हैं:

JVM generally दोनों का combination use करता है — ये आपके OS पर भी depend करता है।

🔹 2. Thread Priority

Java में हर thread की एक priority होती है (integer: 1 से 10) जो Thread Scheduler को hint देती है कि कौनसा thread पहले चले।

✅ Example:

Thread t1 = new Thread();
Thread t2 = new Thread();

t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);  // 1
t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);  // 10

⚠️ यह guarantee नहीं करता कि high-priority thread ही पहले चलेगा — सिर्फ एक suggestion होता है।

🔁 Example: Thread Priority Impact

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println(getName() + ": " + i);
        }
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread t1 = new MyThread();
        MyThread t2 = new MyThread();
        MyThread t3 = new MyThread();

        t1.setPriority(3);
        t2.setPriority(8);
        t3.setPriority(6);

        t1.setName("Thread-Low");
        t2.setName("Thread-High");
        t3.setName("Thread-Medium");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

➡️ हर बार output का order अलग हो सकता है क्योंकि actual scheduling OS और JVM के ऊपर है।

🔄 3. yield() Method

Thread.yield() एक static method है जो current thread को voluntarily pause करता है और कहता है: “अगर कोई और thread ready है, तो उसे चलने दो।”

✅ Syntax:

Thread.yield();

➡️ यह भी सिर्फ hint देता है, JVM इसको माने या न माने — इसकी कोई गारंटी नहीं।

🔁 Scheduling Behavior (Text Diagram):

Multiple Threads Ready
        ↓
Thread Scheduler picks next based on:
    → Priority
    → Time Slice
    → yield() or join()
        ↓
Thread gets CPU
        ↓
Runs → Sleeps → Yields → Completes
        ↓
Next thread gets CPU

अब हम Java की एक advanced और powerful सुविधा सीखते हैं जो modern multithreaded applications में बहुत काम आती है —

📘 ScheduledExecutorService in Java

🔷 1. ScheduledExecutorService क्या है?

यह Java की java.util.concurrent package का हिस्सा है, जो हमें Scheduled Task Execution (delay या repeated execution) करने की सुविधा देता है — यानी:

• किसी task को future में एक बार चलाना
• या उसे bar-bar fixed interval पर दोहराना

➡️ ये traditional Timer और TimerTask का modern और thread-safe version है।

🧱 ScheduledExecutorService का निर्माण:

import java.util.concurrent.*;

ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);

• newScheduledThreadPool(n) → एक scheduled thread pool बनाता है जिसमें n threads होंगे।

✅ Common Methods

🔁 Example 1: Delay के साथ एक बार Run

ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);

Runnable task = () -> System.out.println("Hello after 3 seconds");

scheduler.schedule(task, 3, TimeUnit.SECONDS);

🔁 Example 2: Repeated Execution (Fixed Rate)

scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {
    System.out.println("Running at fixed rate: " + System.currentTimeMillis());
}, 1, 5, TimeUnit.SECONDS);

➡️ हर 5 सेकंड पर task चलेगा, भले ही पिछले task का time कितना भी हो।

🔁 Example 3: Repeated Execution (Fixed Delay)

scheduler.scheduleWithFixedDelay(() -> {
    System.out.println("Running with fixed delay");
    try {
        Thread.sleep(2000); // simulate task taking time
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}, 1, 3, TimeUnit.SECONDS);

➡️ हर task के खत्म होने के बाद 3 सेकंड का delay होगा।

❌ Shutdown करना

scheduler.shutdown();  // all scheduled tasks बंद कर देगा

🧠 scheduleAtFixedRate vs scheduleWithFixedDelay

🧪 Practice Assignments

1. एक task बनाईए जो हर 10 सेकंड पर “Server ping” message print करे
2. एक task बनाईए जो 5 सेकंड delay के बाद एक बार चले
3. एक task बनाईए जो हर बार 2 सेकंड का काम करे और फिर 5 सेकंड बाद दोबारा चले (scheduleWithFixedDelay)
4. 3 threads वाला scheduled pool बनाईए और अलग-अलग नाम के tasks चलाइए
5. एक task बनाईए जो system time log करे हर 1 सेकंड पर

🧠 Interview में पूछा जा सकता है:

• ScheduledExecutorService और TimerTask में क्या अंतर है?
• Fixed Rate और Fixed Delay में क्या फर्क है?
• क्या scheduled task cancel या reschedule किया जा सकता है?
• क्या ये thread-safe होता है?