java多线程：线程的实现

- 日理万妓 2022-12-12 15:15 232阅读 0赞

## 一、用户线程 && 内核线程 ##

线程：一般分为 用户线程（ULT） 和 内核线程（KLT）。

#### 用户线程： ####

用户程序实现,不依赖操作系统核心,应用提供创建、同步、调度和管理线程的函数来控制用户线程。不需要用户态/内核态切换,速度快。内核对ULT无感知,线程阻塞则进程(包括它的所有线程)阻塞。

也就是说用户程序管理。

#### 内核线程(KLT)： ####

系统内核管理线程(KLT),内核保存线程的状态和上下文信息,线程阻塞不会引起进程阻塞。在多处理器系统上,多线程在多处理器上并行运行。线程的创建、调度和管理由内核完成,效率比ULT要慢,比进程操作快。

也就是操作系统管理。

#### 线程的实现方式？ ####

线程的实现主要有三种方式：

1.  **使用内核线程（Kernel-Level Thread，KLT）实现（也叫1：1实现）**。也就是直接使用操作系统内核支持的线程，这种方式的线程由内核完成线程切换，内核是通过操作系统的调度器来调度线程，并且将现成的任务映射到各个处理器上。
    
    1.  每一个内核线程可以认为是内核的一个分身，这样操作系统就可以同时处理多件事。
    2.  那么程序本身要通过内核线程的高级接口：LWP（Light Weight Process，轻量级进程），来使用内核线程。
    3.  因为基于内核线程，所以各种线程操作都要进行系统调用，系统调用需要再用户态和内核态来回切换，代价较高，另外每个轻量级进程（也就是程序使用的线程）要消耗内核资源，所以数量有限。

![轻量级进程和内核线程1：1关系][1_1]

1.  **使用用户线程（User Thread，UT）实现（也叫1：N实现）**。狭义上来说用户线程当然指完全建立在用户空间的线程库，系统内核感知不到他们的实现。这就代表实现会非常复杂，要程序去处理阻塞、映射、调度问题，甚至是不可能实现的，所以一般应用程序都不倾向使用用户线程。但是今年来以高并发为卖点的编程语言又普遍支持了，比如Golang。

![进程与用户线程1：N][1_N]

1.  **使用用户线程+轻量级进程混合实现（也叫N：M实现）**。许多 Unix 系列的操作系统提供了这种模型的实现。

![用户线程和轻量级进程N：M][N_M]

#### JVM 用的是什么模型？ ####

java的线程实现并不受 java 虚拟机规范的约束，这是一个和具体的虚拟机相关的话题，不过现在基本上市面的 jvm，用的都是基于操作系统原生的线程模型实现，也就是 1：1 的线程模型。 KLT 也就是内核线程。

## 二、操作系统的空间划分 ##

操作系统会把地址空间，转化成一个 **逻辑上的空间**，基本上是划分成**用户空间和内核空间**。

这两个空间最大区别就是**权限**不同，目的就是为了防止用户去访问一些底层的东西，带来安全隐患。

（那么，我们的程序很多都是会操作硬件的，既然都不在一个空间，是怎么实现的呢？就是操作系统给用户提供的api，也就是上面我们以java用户线程实现为例说的LWP（Light Weight Process，轻量级进程），比如 linux 会有 p\_thread ，让用户空间能创建内核线程）

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

**内核线程与 java 的线程是 1：1的映射关系如下图所示**：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

参考：

《深入理解Java虚拟机\*JVM高级特性与最佳实践》–周志明

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