Java线程与Linux内核线程的映射关系

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Linux从内核2.6開始使用NPTL （Native POSIX Thread Library）支持，但这时线程本质上还轻量级进程。

 

Java里的线程是由JVM来管理的。它怎样相应到操作系统的线程是由JVM的实现来确定的。

Linux 2.6上的HotSpot使用了NPTL机制，JVM线程跟内核轻量级进程有一一相应的关系。线程的调度全然交给了操作系统内核。当然jvm还保留一些策略足以影响到其内部的线程调度。举个样例。在linux下，仅仅要一个Thread.run就会调用一个fork产生一个线程。

Java线程在Windows及Linux平台上的实现方式，如今看来，是内核线程的实现方式。这样的方式实现的线程，是直接由操作系统内核支持的——由内核完毕线程切换，内核通过操纵调度器（Thread Scheduler）实现线程调度，并将线程任务反映到各个处理器上。内核线程是内核的一个分身。程序一般不直接使用该内核线程，而是使用其高级接口，即轻量级进程（LWP）。也即线程。

这看起来可能非常拗口。看图：

（说明：KLT即内核线程Kernel Thread，是“内核分身”。

每个KLT相应到进程P中的某一个轻量级进程LWP（也即线程）。期间要经过用户态、内核态的切换，并在Thread Scheduler 下反应到处理器CPU上。）

        这样的线程实现的方式也有它的缺陷：在程序面上使用内核线程，必定在操作系统上多次来回切换用户态及内核态；另外，由于是一对一的线程模型，LWP的支持数是有限的。

对于一个大型程序。我们能够开辟的线程数量至少等于执行机器的cpu内核数量。

java程序里我们能够通过以下的一行代码得到这个数量：

Runtime.getRuntime().availableProcessors();

  

所以最小线程数量即时cpu内核数量。假设全部的任务都是计算密集型的，这个最小线程数量就是我们须要的线程数。开辟很多其它的线程仅仅会影响程序的性能，由于线程之间的切换工作。会消耗额外的资源。假设任务是IO密集型的任务。我们能够开辟很多其它的线程运行任务。当一个任务运行IO操作的时候。线程将会被堵塞，处理器立马会切换到另外一个合适的线程去运行。

假设我们仅仅拥有与内核数量一样多的线程。即使我们有任务要运行，他们也不能运行。由于处理器没有能够用来调度的线程。

        假设线程有50%的时间被堵塞，线程的数量就应该是内核数量的2倍。假设更少的比例被堵塞。那么它们就是计算密集型的。则须要开辟较少的线程。

假设有很多其它的时间被堵塞。那么就是IO密集型的程序，则能够开辟很多其它的线程。

于是我们能够得到以下的线程数量计算公式：

线程数量=内核数量 / （1 - 堵塞率）