在Java中挫掏，線程是并發(fā)編程的基本單位尉共。了解Java線程的本質(zhì)對于理解其行為和性能特征至關(guān)重要。本文將首先明確定義內(nèi)核線程和用戶線程殿托，然后介紹內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)線程的區(qū)別支竹，并分析為什么Java線程是內(nèi)核線程鸠按。
內(nèi)核線程與用戶線程的定義
內(nèi)核線程（Kernel-level Thread KLT）是由操作系統(tǒng)內(nèi)核直接管理和調(diào)度的線程。它們依賴于操作系統(tǒng)的調(diào)度策略馒吴，并且可以直接訪問系統(tǒng)資源饮戳。它們存在于內(nèi)核的地址空間中洞拨，擁有自己的線程棧、線程狀態(tài)等信息歹河，并且內(nèi)核線程之間的切換是由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成的。
用戶線程（User-level Thread）又稱為輕量級進(jìn)程（Lightweight Process, LWP）它們完全在用戶空間中實現(xiàn)涣脚，不直接由內(nèi)核管理寥茫。用戶線程之間的切換不需要內(nèi)核的參與，而是由線程庫在用戶空間內(nèi)完成芭梯，因此切換速度非尘链快蘑志。然而，當(dāng)用戶線程需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用或阻塞操作時澎媒，需要映射到內(nèi)核線程上執(zhí)行波桩。
內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)線程的區(qū)別
- 管理方式：內(nèi)核線程由操作系統(tǒng)內(nèi)核直接管理镐躲，而用戶線程則是由線程庫在用戶空間內(nèi)管理储玫。
- 切換開銷：內(nèi)核線程的切換涉及到操作系統(tǒng)內(nèi)核的介入撒穷，因此切換開銷相對較大桥滨。而用戶線程的切換在用戶空間內(nèi)完成弛车，不需要內(nèi)核的參與，因此切換速度非撤柞耍快贫奠。
- 資源占用：內(nèi)核線程由于直接由內(nèi)核管理望蜡，所以每個內(nèi)核線程都需要占用一定的內(nèi)核資源拷恨。而用戶線程則不直接占用內(nèi)核資源，資源占用較少小泉。
- 系統(tǒng)調(diào)用與阻塞操作：當(dāng)用戶線程需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用或阻塞操作時微姊，需要映射到內(nèi)核線程上執(zhí)行分预，這會增加一定的復(fù)雜性和開銷
- 資源訪問：內(nèi)核線程可以直接訪問系統(tǒng)資源，例如文件配喳、網(wǎng)絡(luò)套接字等与倡。用戶線程則需要通過系統(tǒng)調(diào)用來請求這些資源纺座，這會帶來額外的開銷。
Java線程
Java線程實際上是基于內(nèi)核線程實現(xiàn)的净响。這是因為Java的設(shè)計目標(biāo)之一是提供跨平臺的一致性和可移植性馋贤，而用戶線程在不同操作系統(tǒng)上的行為可能有所不同畏陕。通過使用內(nèi)核線程，Java確保了線程的行為在所有支持的平臺上是一致的犹芹。
此外鞠绰，Java的早期版本曾嘗試使用綠色線程（用戶線程），但由于一些限制和問題（例如無法充分利用多核處理器）屿笼，后來的版本放棄了這種實現(xiàn)方式。現(xiàn)在休雌，Java線程直接映射到底層操作系統(tǒng)的內(nèi)核線程上肝断，這樣做有以下好處：
- 更好的性能：通過利用內(nèi)核線程，Java線程可以利用操作系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)度策略鱼蝉，從而提高性能魁亦。
- 簡化模型：Java程序員無需關(guān)心底層的線程實現(xiàn)細(xì)節(jié)洁奈，可以專注于編寫高效的并發(fā)代碼。
- 平臺兼容性：雖然Java是跨平臺的利术，但線程的行為在所有平臺上保持一致印叁，這有助于確保應(yīng)用程序的可移植性军掂。
JAVA虛擬線程
java的線程本身其實是由JVM來管理的，java線程與內(nèi)核線程是1對1的關(guān)系跃洛，即一個java線程對應(yīng)一個內(nèi)核線程终议，會導(dǎo)致大量的線程上下文切換。
在JDK19的版本中细燎，java終于推出了自己的虛擬線程技術(shù)，在JDK21中正式發(fā)布虛擬線程找颓。其實就是多個java線程對應(yīng)1個或者多個內(nèi)核線程击狮。
java虛擬線程的優(yōu)點：
- 輕量級與高效性：虛擬線程是輕量級的佛析，這意味著它們可以比傳統(tǒng)線程創(chuàng)建更多的數(shù)量寸莫，并且開銷要少得多膘茎。這使得在自己的線程中運行單獨任務(wù)或請求變得更加實用酷誓，即使在高吞吐量的程序中也是如此盐数。
- 簡化并發(fā)編程：使用虛擬線程诗舰，Java開發(fā)者可以更容易地編寫并發(fā)程序楞慈，而無需處理復(fù)雜的線程管理和同步問題抖格。每個虛擬線程可以獨立運行生逸，而不需要擔(dān)心線程切換和調(diào)度的開銷。
- 提高可擴(kuò)展性：由于虛擬線程是輕量級的伟阔，因此可以創(chuàng)建數(shù)百萬個虛擬線程掰伸，而不會像傳統(tǒng)線程那樣受到資源限制狮鸭。這使得Java應(yīng)用程序能夠更好地處理大量并發(fā)任務(wù)歧蕉，從而提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性惯退。
- 減少線程調(diào)度的開銷：虛擬線程的思想是在操作系統(tǒng)線程的基礎(chǔ)上增加一個輕量級并發(fā)調(diào)度對象从藤。當(dāng)原有操作系統(tǒng)線程發(fā)生阻塞時锁蠕，可以調(diào)度運行同屬于一個操作系統(tǒng)線程的另外一個虛擬線程荣倾，這種方式比傳統(tǒng)的線程切換更加高效舌仍。
- 提高應(yīng)用程序吞吐量：在并發(fā)任務(wù)數(shù)量很高的情況下通危，虛擬線程可以顯著提高應(yīng)用程序的吞吐量铸豁。這尤其適用于包含大量并發(fā)任務(wù)的傳統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)用程序，這些任務(wù)通尘盏花費大量時間等待推姻。
- 增強(qiáng)可觀測性：虛擬線程還增強(qiáng)了代碼的可觀測性，使開發(fā)人員能夠更好地調(diào)試代碼框沟，這對于故障排除藏古、維護(hù)和優(yōu)化非常重要。
