JVM：线程的实现

Posted 2021-04-18 漫步君

实现线程主要有3中方式：使用内核线程实现、使用用户线程实现和使用用户线程加轻量级进程混合实现。

使用内核线程实现：直接由操作系统内核支持的线程，这种线程由程序内核来完成线程切换。内核通过操纵调度器对线程进行调度，并负责将现成的任务映射到各个处理器上。每个内核线程可以视为内核的一个分身，这样操作系统就有能力同时处理许多件事情，支持多线程的内核就叫多线程内核。程序一般不会直接去使用内核线程，而是去使用轻量级进程（内核线程的高级接口），只有先支持内核线程，才能有轻量级进程。

 

使用用户线程实现：用户线程的建立、同步、销毁、调度完全在用户态中完成，不需要内核的帮助。使用用户线程的优势在于不需要系统内核支持；劣势在于没有内核支持，所有线程操作都需要用户程序自己处理。使用用户线程实现的程序一般比较复杂，现在几乎都已经放弃。

使用用户线程加轻量级进程混合实现：在这种混合模式下，既存在用户线程，也存在轻量级进程。用户线程还是完全建立在用户空间中，因此用户线程的创建、切换、析构等操作依然廉价，并且可以支持大规模的用户线程并发。

 

Java线程的实现：对于Sun JDK来说，他的windows版与Linux版都是使用一对一的线程模型实现的，即一条Java线程就映射到一条轻量级进程中，因为windows和Linux系统提供的线程模型就是一对一的。

Java线程调度是指系统为线程分配处理器使用权的过程，主要的调度方式有两种：协同式线程调度和抢占式线程调度。

如果使用协同式调度的多线程系统，线程的执行时间由线程本身决定，线程把自己的工作执行完成之后，主动通知系统切换到领完一个线程上。协同式调度最大的好处就是实现简单，而且由于线程要把自己的事情干完之后才会进行线程切换，切换操作对线程自己是可知的们所有没有什么线程同步的问题。坏处是线程的执行时间不可控制，如果线程编写有问题就会一直阻塞。

如果使用抢占式调度的多线程系统，那么每个线程将由系统来分配时间，线程的切换不由线程本身来决定。在这种实现线程调度的方式下，下次你很多执行时间是系统可控的，也不会与一个线程导致整个进程阻塞的问题。Java使用的线程调度方式就是抢占式调度，我们也可以通过设置线程优先级（Java中有10个优先级）给某些线程多分配一点执行时间，两个线程同时处于Ready状态时，优先级越高的线程越容易被系统选择执行。

但优先级并不是太靠谱，原因是Java线程时通过映射到系统的原生线程上来实现的，所以线程调度还是取决于操作系统，并且优先级可能会被系统自行改变（如windows中的优先级推进器）。

 

Java语言定义了5种线程状态，在任意一个时间点一个线程有且只有其中一种状态。

新建New：创建后尚未启动的线程处于这种状态。

运行Runnable：包括Running和Ready，可能在执行也可能在等待CPU分配执行时间。

无限期等待Waiting：处于这个状态不会被CPU分配时间，只能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：处于这个状态不会被CPU分配时间，一定时间后会由系统自动唤醒。

>Thread.sleep

>设置Timeout参数的Object.wait方法

>设置Timeout参数的Thread.join方法

>LockSupport.parkNanos方法

>LockSupport.parkUntil方法

阻塞Bolcked：线程被阻塞，阻塞状态与等待状态区别是阻塞状态在等待着获取到一个排他锁，这个事件将在另外一个线程放弃这个锁的时候发生。而等待状态则是在等待一段时间，或者唤醒动作发生。在程序等待进入同步区域的时候，线程将进入阻塞状态。

结束Terminated：已终止线程的线程状态，线程结束。

上述5种状态在遇到特定事件发生的时候会相互转换。

随笔，是记忆的一种延伸