一马平川

不积跬步无以至千里，后继才能薄发

Java与线程模型

线程的实现

内核线程实现

• 定义：内核线程（Kernel-Level Thread，KLT）：直接由操作系统内核支持的线程，由内核来完成线程切换

• 优势：实现依赖内核，实现简单

• 劣势：部分操作需要从用户态切换到内核态，开销较大

用户线程实现

• 定义

  • 广义：一个线程不是内核线程，就可以认为是用户线程，在这个定义上讲，轻量级进程也是用户线程，但是轻量级进程的实现是建立在内核之上的，需要进行系统调用，效率会受到影响
  • 狭义：用户线程指的是完全建立在用户空间的线程库上的线程实现，内核无法感知到用户线程。用户线程的建立、同步、销毁和调度在用户态完成，无需切换到内核态，操作消耗较低。

• 优势

  • 操作消耗低
  • 支持规模更大的线程数量

• 劣势

  • 实现十分复杂

用户线程+轻量级进程混合实现

• 定义

  • 轻量级进程（Light Weight Process，LWP）：内核线程的一个高级接口，通常意义上的线程，每个轻量级进程都有一个内核线程支持
  • 用户线程+轻量级进程混合实现：轻量级进程作为用户线程和内核线程的桥梁，使得用户线程可以使用内核提供的线程调度功能、处理器映射。用户线程和轻量级进程数量比不定，为N：M

Java线程的实现

• jdk1.2之前：用户线程（绿色线程）实现
• jdk1.2：基于操作系统原生线程模型实现，Sun JDK使用java线程和轻量级进程是1:1的模型

Java线程调度

调度方式

• 协同式线程调度（Cooperative Threads-Scheduling）

  • 定义：线程执行时间由线程自己决定

  • 优点：实现简单

  • 缺点：某一线程执行时间过长会导致系统崩溃

• 抢占式线程调度（Preemptive Thread-Scheduling）（Java线程调度）

  • 定义：线程由系统分配执行时间

  • 优点：每个线程都可以分配到cpu时间分片

  • 缺点：需要保存现场，切换上下文时有额外的开销

线程优先级

• Java线程优先级：1-10级
• Windows线程优先级：1-7级
• Solaris线程优先级：2^32级

状态转换

• 新建（New）：创建后还没有启动的线程处于这种状态

• 运行（Running）：包括了操作系统线程状态中Running和Ready，就是说在这个状态的线程，可能在执行，也可能等待CPU分配执行时间

• 无限期等待（Waiting）：处于这种状态的线程不会分配到CPU执行时间，需要被其他线程显式唤醒

  • 没有设置Timeout参数的Object.wait()方法
  • 没有设置Timeout参数的Thread.join()方法
  • LockSupport.park()方法

• 限期等待（Timed Waiting）：处于这个状态的线程不会被分配CPU执行时间，不过无须等待被其他线程显式唤醒，在一定时间后会由系统自动唤醒

  • Thread.sleep()方法
  • 设置了Timeout参数的Object.wait()方法
  • 设置了Timeout参数的Thread.join()方法
  • LockSupport.parkNanos()方法
  • LockSupport.parkUntil()方法

• 阻塞（Blocked）：线程被阻塞，线程在等待获取一个排它锁时，进入阻塞状态，在另一个线程放弃这个锁时，返回Running状态

• 结束（Terminated）：线程已经结束执行