线程的实现
1. 使用内核线程实现
直接使用操作系统的内核支持的线程,何种线程由内核来完成线程切换,内核通过操纵调度器(Scheduler)对线程进行调度,并负责将线程的任务映射到各个处理器上.
程序一般不会直接去使用内核线程,而是去使用内核线程的一种高级接口----轻量级进程(Light Wiehgt Process, LWP),它就是我们通常说的线程.轻量级进程与内核线程是1:1的一对一关系.
局限性:
1) 由于是内核线程实现,各种线程操作,如创建,析构及同步,都需要进行系统调用,代价很高,需要在用户态(User Mode)和内核态(Kernel Mode)中来回切换;
2) 每个轻量级进程都需要有一个内核线程的支持,因此轻量级进程还要消耗一定的内核资源,因此一个系统支持轻量级进程的数量是有限的.
2. 使用用户线程实现
完全建立在用户控件的线程库上,系统内核不能感知线程存在.
这种线程不需要切换到内核态,操作可以是非常快速低消耗,也可以支持大规模的线程数量,部分高性能数据库中的多线程就是由用户线程实现的.
这种进程与用户之间1:N的关系称为一对多的线程模型.
局限性:
1) 线程的创建切换调度都需要考虑的问题,而且由于操作系统只把处理器资源分配到进程,阻塞处理,多处理器系统中如何将线程映射到其他处理器上的等这类问题解决难度异常大,甚至不肯能完成.
因此使用用户线程的程序越来越少.
3. 使用用户线程加轻量级进程混合实现
用户线程还是完全建立在用户控件中,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与用户线程并发.
而操作系统提供支持的轻量级进程则作为用户线程和内核线程之间的桥梁,这样内核提供的线程调度功能及处理器映射,并且用户线程的系统调用要通过轻量级线程来完成,降低了整个进程被完全阻塞的风险.
这种混合模式中,用户线程与轻量级进程的数量比是不定的,N:M的关系,多对多的线程模型.
Java线程的实现
Java线程模型为基于操作系统原生线程模型来实现,操作系统支持怎样的线程模型,很大程度决定了Java虚拟机的线程是怎样映射的.
对于Sun JDK来说,它的Windows和Linux都是使用一对一的线程模型实现的.一条Java线程映射到一条轻量级进程,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
1. 协同式线程调度(Cooperative Threads-Scheduling)
线程的执行时间由线程本身来控制,线程把自己工作执行完了之后,要主动通知系统切换到另外一个线程上.
坏处是,线程执行时间不可控制,可能程序会一直阻塞在那里.
2. 抢占式线程调度(Preemptive THreads-Scheduling)
每个线程将有系统来分配执行时间,线程的切换不由线程本身来决定
好处:线程的执行时间是系统可控的,不会有一个线程导致整个进程阻塞的问题,Java使用的线程的调度方式就是抢占式调度.
线程状态转换
