并發(fā)處理的廣泛應(yīng)用是使得amdahl定律代替摩爾定律成為計算機性能發(fā)展源動力的根本原因，是人類壓榨計算機運算能力的最有力武器。

　　并發(fā)并非一定得用多線程，多進程也可以，不過java里面談?wù)摬l(fā)，大多數(shù)與線程脫不開關(guān)系。因此我們從線程說起。本文主要包含以下內(nèi)容:

　　線程的實現(xiàn)

　　線程的調(diào)度

　　線程狀態(tài)切換

　　線程的實現(xiàn)

　　線程是比進程更輕量級的調(diào)度執(zhí)行單位，在linux里面，線程和進程沒有什么區(qū)別，唯一的就是在地址空間，線程的切換虛擬內(nèi)存空間依然是相同的，但是進程切換是不同的。

　　目前主流的操作系統(tǒng)都提供的線程實現(xiàn)，java則提供的線程實現(xiàn)方法都是native的，因為不同的硬件和操作系統(tǒng)提供線程調(diào)度方式并不盡相同，所以java沒用采用和平臺無關(guān)的統(tǒng)一手段來實現(xiàn)。

　　實現(xiàn)線程的主要3種方式:使用內(nèi)核線程實現(xiàn)，使用用戶線程實現(xiàn)，使用用戶線程加輕量級進程混合實現(xiàn)。

　　內(nèi)核線程實現(xiàn)

　　內(nèi)核線程(KLT)就是直接由操作系統(tǒng)內(nèi)核支持的線程，這種線程由內(nèi)核來完成線程切換。

　　程序一般不會直接使用內(nèi)核線程，而是去使用內(nèi)核線程的一種高級接口—輕量級進程(LWP)，輕量級進程就是我們所講的線程，這種輕量級進程與內(nèi)核線程之間1：1的對應(yīng)關(guān)系。

　　優(yōu)點：

　　內(nèi)核直接支持，由操作系統(tǒng)內(nèi)核創(chuàng)建和撤銷。內(nèi)核維護進程及線程的上下文信息以及線程切換。一個內(nèi)核線程由于I/O操作而阻塞，不會影響其它線程的運行。

　　缺點:

　　1、線程的操作、創(chuàng)建、同步等都需要系統(tǒng)調(diào)用，而系統(tǒng)調(diào)用代價比較高，需要在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)中來回切換。

　　2、每個輕量級的進程都需要一個內(nèi)核線程來支持，需要消耗一定的內(nèi)核資源。

　　用戶線程實現(xiàn)

　　用戶線程指不需要內(nèi)核支持而在用戶程序中實現(xiàn)的線程，其不依賴于操作系統(tǒng)核心，應(yīng)用進程利用線程庫提供創(chuàng)建、同步、調(diào)度和管理線程的函數(shù)來控制用戶線程。

　　不需要用戶態(tài)/核心態(tài)切換，速度快，操作系統(tǒng)內(nèi)核不知道多線程的存在，因此一個線程阻塞將使得整個進程(包括它的所有線程)阻塞。使用用戶線程實現(xiàn)的程序一般都比較復(fù)雜，java曾經(jīng)用過，不過最后還是放棄了。

　　優(yōu)點:

　　切換由用戶態(tài)程序自己控制內(nèi)核切換,不需要內(nèi)核干涉，少了進出內(nèi)核態(tài)的消耗。

　　缺點:

　　多核處理器很難講線程映射到其他處理器上，單線程阻塞會造成該進程阻塞。

　　用戶線程加輕量級進程混合實現(xiàn)

　　這種混合模式下，既存在用戶線程，也存在輕量級進程。用戶線程還是完全建立在用戶空間中，因此用戶線程的創(chuàng)建、切換、析構(gòu)等依然廉價，可以支持大規(guī)模的用戶線程并發(fā)。

　　操作系統(tǒng)提供支持的輕量進程作為用戶線程和內(nèi)核線程之間的橋梁，用戶線程的系統(tǒng)調(diào)用要通過輕量級線程來完成，大大降低了進程阻塞的風(fēng)險。用戶線程和輕量級進程比是N:M多對對的關(guān)系。

　　java在jdk 1.2之前基于用戶線程實現(xiàn)，在1.2之后，基于操作系統(tǒng)的原生線程模型來實現(xiàn)，在每個平臺上都不盡相同，比如在windows和linux下都是采用一對一的線程模型實現(xiàn)，在Solaris平臺，采用都是一對一或者多對多來實現(xiàn)(solaris 同時支持一對一和多對多)。

　　線程調(diào)度

　　線程調(diào)度主要是指系統(tǒng)為線程分配處理器使用權(quán)的過程，主要分為：協(xié)同式線程調(diào)度和搶占式線程調(diào)度。

　　協(xié)同式調(diào)度

　　協(xié)同式調(diào)度中線程的執(zhí)行時間由線程本身來控制，線程把自己的工作執(zhí)行完成以后，主動通知系統(tǒng)切換到另一個線程上。像lua的“協(xié)同歷程”就是如此實現(xiàn)的。

　　優(yōu)點:

　　實現(xiàn)簡單，線程把自己的事情干完后進行線程切換，切換操作對線程自己是可知的。無同步問題

　　缺點:

　　線程執(zhí)行時間不可控制，如果某個線程出現(xiàn)問題阻塞，會造成程序阻塞。

　　搶占式線程調(diào)度

　　搶占式線程調(diào)度中每個線程由系統(tǒng)來分配執(zhí)行時間，線程的切換不由線程本身來決定。

　　優(yōu)點:

　　線程的執(zhí)行時間系統(tǒng)可控，不會出現(xiàn)單個線程阻塞造成整個進程阻塞。

　　java就是采用搶占式線程調(diào)度，另外，java還可以通過給線程設(shè)置優(yōu)先級來建議系統(tǒng)給某些線程多分配一點時間，不過不是很靠譜，線程的調(diào)度最終還是取決的操作系統(tǒng)。

　　狀態(tài)轉(zhuǎn)換

　　java定義了5中線程狀態(tài)，任意一個時間點，一個線程有且只有其中一個狀態(tài)。切換如下圖:

　　通過上面我們知道，java的線程是映射到操作系統(tǒng)的內(nèi)核線程之上的，如果阻塞或者喚醒一個線程，都是需要操作系統(tǒng)來幫忙完成，這就需要從用戶態(tài)轉(zhuǎn)換到核心態(tài)中，因策狀態(tài)轉(zhuǎn)換這一步會耗費很多的處理器時間，需要謹(jǐn)慎使用，具體如何謹(jǐn)慎使用，是否有優(yōu)化的余地，我們下篇再講解。

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