jvm005 从jvm的角度谈谈线程的实现

一、线程的实现

　　在谈谈线程之前，我们要先知道线程是何物？在学习操作系统时，我们得知进程和线程的概念，接下来我们将开始揭示线程。

什么是进程?通过任务管理器我们就看到了进程的存在。而通过观察，我们发现只有运行的程序才会出现进程。

进程：就是正在运行的程序。
     进程是系统进行资源分配和调用的独立单位。每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。

　什么是线程呢?在同一个进程内又可以执行多个任务，而这每一个任务我就可以看出是一个线程。

线程：是程序的执行单元，执行路径。是程序使用CPU的最基本单位。
     单线程：如果程序只有一条执行路径。
     多线程：如果程序有多条执行路径。

实现线程主要有三种方式：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。

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，由内核来完成线程切换，内核通过操作调度器（Scheduler）调度线程，并将线程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多件事，支持多线程的内核叫做多线程内核。

2、使用用户线程实现

用户线程指的是完全建立在用户空间的线程库上，系统内核不能感知线程存在的实现。

用户线程的建立、同步、销毁和调度完全在用户态中完成，不需要内核线程的帮助。

3、使用用户线程加轻量级进程混合实现

将用户线程和内核线程一起使用的实现方式。

二、 Java的线程实现

操作系统支持怎样的线程模型，在很大程度上就决定了Java虚拟机的线程是怎样映射的。上述的3种线程模型，只对线程的并发规模和操作成本有影响，对Java程序的编码和运行过程来说，这些差异是透明的。

三、线程的调度

线程调度是系统为线程分配处理器使用权的过程。

主要有两种线程调度：

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

实现简单，没有线程同步的问题。但是线程执行时间不可控，容易系统崩溃。

抢占式线程调度 (Preemptive Threads-Scheduling)

每个线程由系统来分配执行时间，不会有线程导致整个进程阻塞的问题。

三、java线程状态转换

如上图Java线程状态转换图所示。线程一共有以下几种状态：

1、新建状态(New)：新创建了一个线程对象。

2、就绪状态(Runnable)：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于“可运行线程池”中，变得可运行，只等待获取CPU的使用权。即在就绪状态的进程除CPU之外，其它的运行所需资源都已全部获得。

3、运行状态(Running)：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。

4、阻塞状态(Blocked)：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。

阻塞的情况分三种：

(1)、等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，该线程会释放占用的所有资源，JVM会把该线程放入“等待池”中。进入这个状态后，是不能自动唤醒的，必须依靠其他线程调用notify()或notifyAll()方法才能被唤醒，

(2)、同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入“锁池”中。

(3)、其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

5、死亡状态(Dead)：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。