（转）《深入理解java虚拟机》学习笔记10——并发编程（二）

Java的并发编程是依赖虚拟机内存模型的三个特性实现的：

(1).原子性(Atomicity)：

原子性是指不可再分的最小操作指令，即单条机器指令，原子性操作任意时刻只能有一个线程，因此是线程安全的。

Java内存模型中通过read、load、assign、use、store和write这6个操作保证变量的原子性操作。

long和double这两个64位长度的数据类型java虚拟机并没有强制规定他们的read、load、store和write操作的原子性，即所谓的非原子性协定，但是目前的各种商业java虚拟机都把long和double数据类型的4中非原子性协定操作实现为原子性。所以java中基本数据类型的访问读写是原子性操作。

对于大范围的原子性保证需要通过lock和unlock操作以及synchronized同步块来保证。

(2).可见性(Visibility)：

可见性是指当一个线程修改了共享变量的值，其他线程可以立即得知这个修改。

Java内存模型是通过在变量修改后将新值同步回主内存，在变量读取前从主内存刷新变量值来实现可见性的。

Java中通过volatile、final和synchronized这三个关键字保证可见性：

volatile：通过刷新变量值确保可见性。

synchronized：同步块通过变量lock锁定前必须清空工作内存中变量值，重新从主内存中读取变量值，unlock解锁前必须把变量值同步回主内存来确保可见性。

final：被final修饰的字段在构造器中一旦被初始化完成，并且构造器没有把this引用传递进去，那么在其他线程中就能看见final字段的值，无需同步就可以被其他线程正确访问。

(3).有序性(Ordering)：

线程的有序性是指：在线程内部，所有的操作都是有序执行的，而在线程之间，因为工作内存和主内存同步的延迟，操作是乱序执行的。

Java通过volatile和synchronized关键字确保线程之间操作的有序性。

volatile禁止指令重排序优化实现有序性。

synchronized通过一个变量在同一时刻只允许一个线程对其进行lock锁定操作来确保有序性。

JDK线程的实现如下：

(1).Kernal thread：KLT，内核线程，运行在内核态，是直接有操作系统内核支持的线程，有操作系统内核完成内核线程切换，内核操作线程调度器Threadscheduler对内核线程进行调度，负责将内核线程任务映射到各个处理器上。

(2).Light weight process: LWP，轻量级用户进程，是编程中传统意义上的线程，每个轻量级进程都由一个内核线程支持。

(3).User thread：UT，用户线程，运行在用户态，完全由用户空间线程库实现，内核线程无法感知到用户线程的实现，用户线程的创建、同步、调度和销毁完全在用户态中完成，不需要内核态的支持。

JDK的线程是基于操作系统原生线程模型来实现的，因此JDK版本中线程模型取决于java虚拟机线程与操作系统线程的映射，在不同平台上是不同的。

线程调度有两种方式：

(1).协同式：线程的执行时间由线程本身来控制，线程任务执行完成之后主动通知系统切换到另一个线程去执行。

优点：实现简单，线程切换操作对线程本身是可知的，不存在线程同步问题。

缺点：线程执行时间不可控制，如果线程长时间执行不让出CPU执行时间可能导致系统崩溃。

(2).抢占式：每个线程的执行时间有操作系统来分配，操作系统给每个线程分配执行的时间片，抢到时间片的线程执行，时间片用完之后重新抢占执行时间，线程的切换不由线程本身来决定。

优点：线程执行时间可控制，不会因为一个线程阻塞问题导致系统崩溃。

当前JDK的多线程是抢占式的多线程系统，但是可以通过设置线程优先级和改变线程的执行时间分配概率。

注意：由于JDK的线程优先级和操作系统的线程优先级不是一一对应的，因此建议只使用1(最低优先级)、5(正常优先级)和10(最高优先级)这三个优先级。

另外，线程优先级只是操作系统给线程分配执行时间的概率大小，不是绝对的。

Java中线程的状态即调度关系如下：