文档章节

java 多线程—线程怎么来的?

wier
 wier
发布于 2017/08/21 10:08
字数 1689
阅读 4818
收藏 242
点赞 9
评论 5

并发处理的广泛应用是使得amdahl定律代替摩尔定律成为计算机性能发展源动力的根本原因,是人类压榨计算机运算能力的最有力武器。

并发并非一定得用多线程,多进程也可以,不过java里面谈论并发,大多数与线程脱不开关系。因此我们从线程说起。本文主要包含以下内容:

线程的实现

线程的调度

线程状态切换

 

线程的实现

线程是比进程更轻量级的调度执行单位,在linux里面,线程和进程没有什么区别,唯一的就是在地址空间,线程的切换虚拟内存空间依然是相同的,但是进程切换是不同的。

目前主流的操作系统都提供的线程实现,java则提供的线程实现方法都是native的,因为不同的硬件和操作系统提供线程调度方式并不尽相同,所以java没用采用和平台无关的统一手段来实现。

实现线程的主要3种方式:使用内核线程实现,使用用户线程实现,使用用户线程加轻量级进程混合实现。

 

内核线程实现

内核线程(KLT)就是直接由操作系统内核支持的线程,这种线程由内核来完成线程切换。

程序一般不会直接使用内核线程,而是去使用内核线程的一种高级接口—轻量级进程(LWP),轻量级进程就是我们所讲的线程,这种轻量级进程与内核线程之间1:1的对应关系。

 

优点:

内核直接支持,由操作系统内核创建和撤销。内核维护进程及线程的上下文信息以及线程切换。一个内核线程由于I/O操作而阻塞,不会影响其它线程的运行。

缺点:

 1、线程的操作、创建、同步等都需要系统调用,而系统调用代价比较高,需要在用户态和内核态中来回切换。

2、每个轻量级的进程都需要一个内核线程来支持,需要消耗一定的内核资源。

 

用户线程实现

用户线程指不需要内核支持而在用户程序中实现的线程,其不依赖于操作系统核心,应用进程利用线程库提供创建、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/核心态切换,速度快,操作系统内核不知道多线程的存在,因此一个线程阻塞将使得整个进程(包括它的所有线程)阻塞。使用用户线程实现的程序一般都比较复杂,java曾经用过,不过最后还是放弃了。

优点:

切换由用户态程序自己控制内核切换,不需要内核干涉,少了进出内核态的消耗。

缺点:

多核处理器很难讲线程映射到其他处理器上,单线程阻塞会造成该进程阻塞。

 

 

用户线程加轻量级进程混合实现

这种混合模式下,既存在用户线程,也存在轻量级进程。用户线程还是完全建立在用户空间中,因此用户线程的创建、切换、析构等依然廉价,可以支持大规模的用户线程并发。

操作系统提供支持的轻量进程作为用户线程和内核线程之间的桥梁,用户线程的系统调用要通过轻量级线程来完成,大大降低了进程阻塞的风险。用户线程和轻量级进程比是N:M多对对的关系。

java在jdk 1.2之前基于用户线程实现,在1.2之后,基于操作系统的原生线程模型来实现,在每个平台上都不尽相同,比如在windows和linux下都是采用一对一的线程模型实现,在Solaris平台,采用都是一对一或者多对多来实现(solaris 同时支持一对一和多对多)。

 

线程调度

线程调度主要是指系统为线程分配处理器使用权的过程,主要分为:协同式线程调度和抢占式线程调度。

 

协同式调度

协同式调度中线程的执行时间由线程本身来控制,线程把自己的工作执行完成以后,主动通知系统切换到另一个线程上。像lua的“协同历程”就是如此实现的。

优点:

实现简单,线程把自己的事情干完后进行线程切换,切换操作对线程自己是可知的。无同步问题

 

缺点:

线程执行时间不可控制,如果某个线程出现问题阻塞,会造成程序阻塞。

 

 

抢占式线程调度

抢占式线程调度中每个线程由系统来分配执行时间,线程的切换不由线程本身来决定。

优点:

线程的执行时间系统可控,不会出现单个线程阻塞造成整个进程阻塞。

 

java就是采用抢占式线程调度,另外,java还可以通过给线程设置优先级来建议系统给某些线程多分配一点时间,不过不是很靠谱,线程的调度最终还是取决的操作系统。

 

状态转换

 

java定义了5中线程状态,任意一个时间点,一个线程有且只有其中一个状态。切换如下图:

(图片来之:https://my.oschina.net/mingdongcheng/blog/139263)

 

通过上面我们知道,java的线程是映射到操作系统的内核线程之上的,如果阻塞或者唤醒一个线程,都是需要操作系统来帮忙完成,这就需要从用户态转换到核心态中,因策状态转换这一步会耗费很多的处理器时间,需要谨慎使用,具体如何谨慎使用,是否有优化的余地,我们下篇再讲解。

下一篇我们聊聊线程的内存模型。

 

-----------------------------------------------------------------------------

想看更多有趣原创的技术文章,扫描关注公众号。

关注个人成长和游戏研发,推动国内游戏社区的成长与进步。

© 著作权归作者所有

共有 人打赏支持
wier
粉丝 658
博文 46
码字总数 122193
作品 0
东城
高级程序员
加载中

评论(5)

wier
wier

引用来自“szszss”的评论

和《深入理解Java虚拟机》一书的12.4节迷之雷同啊...这都能上首页?
绝对雷同,写写你的心得,也分享学习
wier
wier

引用来自“map150”的评论

amdah1最后一个字母不应该是l么。。。
谢谢指正,老铁
szszss
szszss
和《深入理解Java虚拟机》一书的12.4节迷之雷同啊...这都能上首页?
gscene
gscene
Good
map150
map150
amdah1最后一个字母不应该是l么。。。
Java面试需要准备哪些多线程并发的技术要点

一、概念 什么是线程 一个线程要执行任务,必须得有线程 一个进程(程序)的所有任务都在线程中执行的 一个线程执行任务是串行的,也就是说一个线程,同一时间内,只能执行一个任务 多线程原理 同一...

码蚁说架构 ⋅ 05/31 ⋅ 0

java基础thread——多线程的纷争(循序渐进)

一、多线程概述 进程: 正在运行的程序,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。 多进程有什么意义呢? 单进程的计算机只能做一件事情,而我们现在...

潇潇漓燃 ⋅ 05/30 ⋅ 0

Java 使用 happen-before 规则实现共享变量的同步操作

前言 熟悉 Java 并发编程的都知道,JMM(Java 内存模型) 中的 happen-before(简称 hb)规则,该规则定义了 Java 多线程操作的有序性和可见性,防止了编译器重排序对程序结果的影响。按照官方的...

stateIs0 ⋅ 01/20 ⋅ 0

java面试必备之ThreadLocal

按照传统的经验,如果某个对象是非线程安全的,在多线程环境下对象的访问需要采用synchronized进行同步。但是模板类并未采用线程同步机制,因为线程同步会降低系统的并发性能,此外代码同步解...

编程老司机 ⋅ 05/16 ⋅ 0

Java多线程学习(五)线程间通信知识点补充

系列文章传送门: Java多线程学习(一)Java多线程入门 Java多线程学习(二)synchronized关键字(1) java多线程学习(二)synchronized关键字(2) Java多线程学习(三)volatile关键字 Ja...

一只蜗牛呀 ⋅ 04/16 ⋅ 0

Android JNI(一)——NDK与JNI基础

本系列文章如下: Android JNI(一)——NDK与JNI基础 Android JNI学习(二)——实战JNI之“hello world” Android JNI学习(三)——Java与Native相互调用 Android JNI学习(四)——JNI的常用方法...

隔壁老李头 ⋅ 05/09 ⋅ 0

深入理解多线程(五)—— Java虚拟机的锁优化技术

本文是《深入理解多线程》的第五篇文章,前面几篇文章中我们从synchronized的实现原理开始,一直介绍到了Monitor的实现原理。 前情提要 通过前面几篇文章,我们已经知道: 1、同步方法通过关...

⋅ 04/21 ⋅ 0

推荐:并发情况下:Java HashMap 形成死循环的原因

在淘宝内网里看到同事发了贴说了一个CPU被100%的线上故障,并且这个事发生了很多次,原因是在Java语言在并发情况下使用HashMap造成Race Condition,从而导致死循环。这个事情我4、5年前也经历...

码代码的小司机 ⋅ 前天 ⋅ 0

Java多线程学习(二)synchronized关键字(2)

系列文章传送门: Java多线程学习(一)Java多线程入门 Java多线程学习(二)synchronized关键字(1) java多线程学习(二)synchronized关键字(2) Java多线程学习(三)volatile关键字 Ja...

一只蜗牛呀 ⋅ 04/16 ⋅ 0

ThreadLocal源码分析

阅读原文请访问我的博客 BrightLoong's Blog 一. 简介 提醒篇幅较大需耐心。 简介来自ThreadLocal类注释 ThreadLocal类提供了线程局部 (thread-local) 变量。这些变量与普通变量不同,每个线...

BrightLoong ⋅ 05/28 ⋅ 0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

下一页

一张图看懂CDN全站加速产品解决方案

原文链接 本文为云栖社区原创内容,未经允许不得转载。

阿里云云栖社区 ⋅ 16分钟前 ⋅ 0

一张图看懂CDN全站加速产品解决方案

原文链接

猫耳m ⋅ 17分钟前 ⋅ 0

开启Swarm集群以及可视化管理

在搭建的两台coreos服务器上开启swarm集群 前置条件: docker均开启2375端口 同一个局域网内 主服务器上安装Portainer容器 安装Portainer容器执行: docker run -d -p 9000:9000 --restart=a...

ykbj ⋅ 34分钟前 ⋅ 0

单例设计模式

1、单例模式确保某一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例 2、饿汉式单例类 在这个类被加载时,静态变量instance会被初始化,此时类的私有构造子会被调用 饿汉式是典型...

职业搬砖20年 ⋅ 39分钟前 ⋅ 0

前端基础(四):前端国际规范收集

字数:1142 阅读时间:5分钟 前言 由于前端技术的灵活性和杂乱性,导致网上的许多解决方案不够全面甚至是完全错误,容易起到误导作用。所以,我对搜索到的解决方案往往是存疑态度。那么,如何...

老司机带你撸代码 ⋅ 41分钟前 ⋅ 0

Failed to open/create Network-VirtualBox Host-Only

虚拟机版本 : Oracle Vm VirtualBox 5.2.12 报错时机:开网卡二,重启虚拟机报错 "Failed to open/create the internal network 'HostInterfaceNetworking-VirtualBox Host-Only Ethernet Ada......

p至尊宝 ⋅ 45分钟前 ⋅ 0

springMVC接收表单时 Bean对象有Double Int Char类型的处理

前台ajax提交表单price为double类型 后台controller就介绍不到 400错误 前台 实体类: public class ReleaseMapIconConfig{ private String id; private long maxValue; private long minVal......

废柴 ⋅ 50分钟前 ⋅ 0

ZOOKEEPER安装

工作需要在ubuntu上配置了一个zookeeper集群,有些问题记录下来。 1. zookeeper以来java,所以首先要安装java。但是ubuntu系统有自带的jdk,需要通过命令切换java版本: $ sudo update-alter...

恰东 ⋅ 53分钟前 ⋅ 0

linux 进程地址空间的一步步探究

我们知道,在32位机器上linux操作系统中的进程的地址空间大小是4G,其中0-3G是用户空间,3G-4G是内核空间。其实,这个4G的地址空间是不存在的,也就是我们所说的虚拟内存空间。 那虚拟内存空间...

HelloRookie ⋅ 53分钟前 ⋅ 0

myatis #{}与${}区别及原理

https://blog.csdn.net/wo541075754/article/details/54292751

李道福 ⋅ 56分钟前 ⋅ 0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

下一页

返回顶部
顶部