Java并发编程之线程（一）

概念

• 线程是一种轻量级的进程。
• 线程优点
  
  • 多个线程拥有共享同一个地址空间和所有可用数据的能力。
  • 线程比进程更容易创建和销毁
  • 在大量计算和大量 I/O 处理过程中，多个线程能够加快程序执行速度。
  • 进程是独立的地址空间：通信比较麻烦。进程之间数据共享没有线程之间方便和高效

每个进程至少有一个线程，可以认为那个线程就是主线程。每个线程都要维护自己的一台寄存器与堆栈。那么什么叫维护自己的一套寄存器呢？物理寄存器只有一套，线程只有在内存中维护自己的一套寄存器。当线程运行时将内存中的值加载到物理寄存器。如果不运行则将寄存器中的值放入内存。通过自己的一套寄存器，避免使用cpu寄存器时产生冲突，将原来的数据覆盖掉，从而导致线程运行出现数据错误。

为什么要用线程？

• 浏览器

  • 线程1显示图像
  • 线程2从网络接收数据

• 文字处理器

  • 线程1显示图形
  • 线程2读取用户键盘输入
  • 线程3自动定时的保存文档

文字处理器案例 进程之间数据共享没有线程之间方便和高效，进程之间合作比较难，线程之间共享数据比较方便

线程的实现：完全在用户层实现

• 把整个线程包放在用户空间中，内核对线程包一无所知。从内核角度考虑，就是单线程进程。
• 优点：不需要上下文切换，不需要对内存高速缓存进行刷新，使得线程调度非常快。允许每个进程有自己定制的调度算法。
• 问题：如何实现阻塞系统调用，使用阻塞调用会阻塞其他的线程。内核由于不知道线程的存在，通常会把整个进程阻塞到 I/O 完成。如果一个线程开始运行，那么该进程中的其他线程就不能运行，除非第一个线程自动放弃CPU。

线程的实现:在内核中实现线程

• 此时不需要运行时系统，内核中有用来记录系统中所有线程的线程表。
  当一个线程阻塞时，内核根据其选择，可以运行同一个进程中的另一个线程或者运行另一个进程中的线程。
• 优点：内核很容在线程阻塞时切换到另一个线程执行。内核线程不需要任何新的、非阻塞系统调用。
• 问题：在内核中创建或销毁线程的代价比较大。进程创建问题，一个多线程进程创建新线程出现的问题。当信号到达时，应该有哪一个线程处理。JVM本身就是一个进程，如果用这种方式实现，会导致整个JVM阻塞。例如：当遇到一个IO操作时，整个JVM就会阻塞。使用这种方式时，在操作系统看来只有线程。

线程的实现:平衡折中

• 使用内核线程，然后将用户级线程与某些或者全部内核线程多路复用起来。内核只识别内核线程，并对其进行调度。一些内核线程会被多个用户级线程多路复用。这一模型能够带来最大的灵活度。JVM使用的就是这种模型。