Java的线程与操作系统原生线程之间的关系

Java的多线程是基于操作系统的多线程实现的。主流的操作系统都提供了线程的支持,所以java语言提供了在不同硬件和操作系统平台下对线程操作的统一处理。

1. 所有编程语言线程的实现方式共有3种

1.1 使用内核线程实现

内核线程(Kernel-Level Thread KLT)就是直接由操作系统内核支持的线程。但是程序一般不会直接使用内核线程。而是去使用内核线程的一种高级接口——轻量级进程(Light Weight Process,LWP)。由于每个轻量级进程都由一个内核线程支持,因此轻量级进程与内核线程之间的关系为1:1,也叫一对一的线程模型。Java在windows和linux上实现线程的方式就是用的就是这种

1.2 使用用户线程实现

用户线程指的是线程完全建立在用户空间的线程库上,系统内核不能感知线程的存在。用户线程的建立,同步,销毁和调度完全在用户态完成,不需要内核帮组。

所以这种线程不需要切换内核态。操作非常快速,且低消耗。但是你想想,同步什么的都用户用自己实现,难度很大,很复杂。

1.3 用户线程加轻量级进程混合实现

用户线程创建还是建立在用户空间,因此用户线程的创建、析构、切换等操作依然廉价,所以可以支持大规模并发。操作系统提供支持的轻量级进程则用作用户线程和内核间的桥梁。这样可以使用内核线程的调度和处理器映射功能,并且系统调用通过轻量进程实现,大大降低整个进程阻塞的风险。

这种情况下,用户线程和操作系统提供的轻量级进程的数量比为N:M的关系。

2. Windows和Linux操作系统提供的线程模型是一对一的线程模型,所以Windows和Linux版的JDK实现线程的方式用的是一对一的线程模型

Solaris平台中,操作系统可以同时支持一对一和多对多的线程模型。所以Solaris版的JDK中我们可以通过开关控制JVM虚拟机使用哪种线程模型:-XX:+UseLWPSynchronization(默认值)和-XX:UseBoundThreads。

3. 线程的调度方式

3.1 协同式调度

线程执行完后。通知系统,切换到另一个线程上执行。
这样做有一个缺点,就是当某个线程一直阻塞的话,后面的线程就得不到执行机会了。

3.2 抢占式调度(Java用的这种)

每个线程由系统来分配执行时间,线程的切换不由线程本身决定。
在这种模式下,我们有时候会希望给某些线程多一点执行时间。所以JDK引入了线程优先级的概念。但是,线程优先级并不是完全准确的。一组read的线程,他们优先级不同,我们并不能通过线程优先级就完全准确的判断出哪个线程最先执行

为什么呢?还是因为不同的操作系统对操作系统原生线程的线程优先级的支持不同。JDK中线程优先级共有10级,但是底层操作系统可能对原生操作系统的优先级有大于10级的,或者小于10级的。比如Solaris中有2的32次方个优先级,windows有7种线程优先级。

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