一嫂丙、內(nèi)存模型
1. 主內(nèi)存與工作內(nèi)存
虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)存區(qū)域：
虛擬機(jī)內(nèi)存模型
前者內(nèi)存區(qū)域中的Java堆、棧牲芋、方法區(qū)等和后者講的主內(nèi)存惠险、工作內(nèi)存并不是同一個(gè)層次的內(nèi)存劃分苗傅，這兩者基本上沒(méi)有關(guān)系，如果兩者一定要勉強(qiáng)對(duì)應(yīng)起來(lái)班巩，那從變量渣慕、主內(nèi)存、工作內(nèi)存的定義來(lái)看抱慌，主內(nèi)存主要對(duì)應(yīng)java堆中的對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)部分逊桦，而工作內(nèi)存則對(duì)應(yīng)虛擬機(jī)中的部分區(qū)域。從更低層次上說(shuō)遥缕，主內(nèi)存就直接對(duì)應(yīng)于物理硬件的內(nèi)存卫袒，而為了獲取更好的運(yùn)行速度，虛擬機(jī)可能會(huì)讓工作內(nèi)存優(yōu)先存儲(chǔ)到寄存器和高速緩存中单匣，因?yàn)槌绦蜻\(yùn)行時(shí)主要訪問(wèn)讀寫的是工作內(nèi)存夕凝。
2. 內(nèi)存間交互操作
8種基本操作：
- lock，鎖定户秤，作用于主內(nèi)存變量码秉，它把一個(gè)變量標(biāo)識(shí)為一條線程獨(dú)占的狀態(tài)。
- unlock鸡号，解鎖转砖，解鎖后的變量才能被其他線程鎖定。
- read，讀取府蔗，作用于主內(nèi)存變量晋控，它把一個(gè)主內(nèi)存變量的值，讀取到工作內(nèi)存中姓赤。
- load赡译，載入，作用于工作內(nèi)存變量不铆，它把read讀取的值蝌焚，放到工作內(nèi)存的變量副本中。
- use誓斥，使用只洒，作用于工作內(nèi)存變量，它把工作內(nèi)存變量的值傳遞給執(zhí)行引擎劳坑，當(dāng)JVM遇到一個(gè)變量讀取指令就會(huì)執(zhí)行這個(gè)操作毕谴。
- assign，賦值泡垃，作用于工作內(nèi)存變量析珊，它把一個(gè)從執(zhí)行引擎接收到的值賦值給工作內(nèi)存變量。
- store蔑穴，存儲(chǔ)，作用域工作內(nèi)存變量惧浴，它把工作內(nèi)存變量值傳送到主內(nèi)存中存和。
- write，寫入衷旅，作用于主內(nèi)存變量捐腿，它把store從工作內(nèi)存中得到的變量值寫入到主內(nèi)存變量中
8種操作的規(guī)則：
java內(nèi)存模型還規(guī)定了在執(zhí)行上述8種基本操作時(shí)必須滿足如下規(guī)則：
- 不允許read和load、store和write操作之一單獨(dú)出現(xiàn)柿顶，即不允許加載或同步工作到一半茄袖。
- 不允許一個(gè)線程丟棄它最近的assign操作，即變量在工作內(nèi)存中改變了之后嘁锯，必須吧改變化同步回主內(nèi)存宪祥。
- 不允許一個(gè)線程無(wú)原因地（無(wú)assign操作）把數(shù)據(jù)從工作內(nèi)存同步到主內(nèi)存中。
- 一個(gè)新的變量只能在主內(nèi)存中誕生家乘。
- 一個(gè)變量在同一時(shí)刻只允許一條線程對(duì)其進(jìn)行l(wèi)ock操作蝗羊，但lock操作可以被同一條線程重復(fù)執(zhí)行多次，仁锯，多次lock之后必須要執(zhí)行相同次數(shù)的unlock操作耀找，變量才會(huì)解鎖。
- 如果對(duì)一個(gè)對(duì)象進(jìn)行l(wèi)ock操作业崖，那會(huì)清空工作內(nèi)存變量中的值野芒，在執(zhí)行引擎使用這個(gè)變量前蓄愁，需要重新執(zhí)行l(wèi)oad或assign操作初始化變量的值。
- 如果一個(gè)變量事先沒(méi)有被lock狞悲，就不允許對(duì)它進(jìn)行unlock操作撮抓，也不允許去unlock一個(gè)被其他線程鎖住的變量。
- 對(duì)一個(gè)變量執(zhí)行unlock操作之前效诅，必須將此變量同步回主內(nèi)存中（執(zhí)行store胀滚、write）。
有如上8種內(nèi)存訪問(wèn)操作以及規(guī)則限定，再加上對(duì)volatile的一些特殊規(guī)定，就已經(jīng)完全確定了java程序中哪些內(nèi)存訪問(wèn)操作是在并發(fā)下安全的松邪。
3. 對(duì)于volatile型變量的特殊規(guī)則
volatile有兩個(gè)特性：1纺弊、對(duì)所有線程可見(jiàn)；2脆栋、防止指令重排；我們接下來(lái)說(shuō)明一下這兩個(gè)特性。
可見(jiàn)性施掏，是指當(dāng)一條線程修改了某個(gè)volatile變量的值，新值對(duì)于其它線程來(lái)說(shuō)是可以立即知道的茅糜。而普通變量無(wú)法做到這點(diǎn)七芭。但這里有個(gè)誤區(qū)，由于volatile對(duì)所有線程立即可見(jiàn)蔑赘，對(duì)volatile的寫操作會(huì)立即反應(yīng)到其它線程狸驳，因此基于volatile的變量的運(yùn)算在并發(fā)下是安全的。這是錯(cuò)誤的缩赛，原因是volatile所謂的其它線程立即知道耙箍，是其它線程在使用的時(shí)候會(huì)讀讀內(nèi)存然后load到自己工作內(nèi)存，如果這時(shí)候其它線程進(jìn)行了修改酥馍，本線程的volatile變量狀態(tài)會(huì)被置為無(wú)效辩昆，會(huì)重新讀取，但如果本線程的變量已經(jīng)被讀入執(zhí)行棧幀旨袒，那么是不會(huì)重新讀取的汁针；那么兩個(gè)線程都把本地工作內(nèi)存內(nèi)容寫入主存的時(shí)候就會(huì)發(fā)生覆蓋問(wèn)題，導(dǎo)致并發(fā)錯(cuò)誤峦失。
防止指令重排扇丛，重排序優(yōu)化是機(jī)器級(jí)的操作，也就是硬件級(jí)別的操作尉辑。重排序會(huì)打亂代碼順序執(zhí)行帆精，但會(huì)保證在執(zhí)行過(guò)程中所有依賴賦值結(jié)果的地方都能獲取到正確的結(jié)果，因此在一個(gè)線程的方法執(zhí)行過(guò)程中無(wú)法感知到重排的操作影響，這也是“線程內(nèi)表現(xiàn)為串行”的由來(lái)卓练。volatile的屏蔽重排序在jdk1.5后才被修復(fù)隘蝎。原理是volatile生成的匯編代碼多了一條帶lock前綴的空操作的命令，而根據(jù)IA32手冊(cè)規(guī)定襟企，這個(gè)lock前綴會(huì)使得本cpu的緩存寫入內(nèi)存嘱么，而寫入動(dòng)作也會(huì)引起別的cpu或者別的內(nèi)核無(wú)效化，這相當(dāng)于對(duì)cpu緩存中的變量做了一次store跟write的操作顽悼，所以通過(guò)這樣一個(gè)操作曼振，可以讓變量對(duì)其它c(diǎn)pu立即可見(jiàn)(因?yàn)闋顟B(tài)被置為無(wú)效，用的話必須重新讀取)蔚龙。
另外冰评，java內(nèi)存模型對(duì)volatile變量有三條特殊規(guī)則：
a、每次使用變量之前都必須先從主內(nèi)存刷新最新的值木羹，用于保證能看見(jiàn)其它線程對(duì)變量的修改甲雅；
b、每次對(duì)變量修改后都必須立刻同步到主內(nèi)存中坑填，用于保證其它線程可以看到自己的修改抛人；
c、兩個(gè)變量都是volatile的脐瑰，將數(shù)據(jù)同步到內(nèi)存的時(shí)候妖枚，先讀的先寫；關(guān)于volatile變量的可見(jiàn)性的誤解：“volatile變量對(duì)所有線程立即可見(jiàn)的苍在，對(duì)volatile變量所有的寫操作都能立刻反映到其他線程中盅惜，換句話說(shuō)，volatile變量在各個(gè)線程中是一致的忌穿，所以基于volatile變量的運(yùn)算在并發(fā)下是安全的”。這句話的論據(jù)部分并沒(méi)有錯(cuò)结啼，但是其論據(jù)并不能得出“基于volatile變量的運(yùn)算在并發(fā)下是安全的”這個(gè)結(jié)論掠剑。
volatile變量在各個(gè)線程中的工作內(nèi)存中不存在一致性問(wèn)題（在各個(gè)線程的工作內(nèi)存中volatile變量也可以存在不一致的情況，但由于每次使用之前都要先刷新郊愧，執(zhí)行引擎看不到不一致的情況朴译，因此可以認(rèn)為不存在不一致問(wèn)題），但是Java里面的運(yùn)算并非原子操作属铁，導(dǎo)致volatile變量的運(yùn)算在并發(fā)下一樣是不安全的眠寿。
public class VolatileTest {
public static volatile int race = 0;
private static final int THREADS_COUNT = 20;
public static void increase(){
race++;
}
public static void main(String[] args) {
Thread[] threads = new Thread[THREADS_COUNT];
for(int i = 0; i < THREADS_COUNT; i++){
threads[i] = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 10000; i++){
increase();
}
}
});
threads[i].start();
}
//等待所有累加線程都結(jié)束
while (Thread.activeCount() > 1) {
Thread.yield();
}
System.out.println(race);
//如果代碼正確并發(fā)，輸出結(jié)果為200000焦蘑。但是每次運(yùn)行都不會(huì)得到期望的結(jié)果盯拱。
}
}
通過(guò)javap反編譯：
public class com.jvm.thread.VolatileTest {
public static volatile int race;
static {};
Code:
0: iconst_0
1: putstatic #13 // Field race:I
4: return
public com.jvm.thread.VolatileTest();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #18 // Method java/lang/Object."<init>":
()V
4: return
public static void increase();
Code:
0: getstatic #13 // Field race:I
3: iconst_1
4: iadd
5: putstatic #13 // Field race:I
8: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: bipush 20
2: anewarray #25 // class java/lang/Thread
5: astore_1
6: iconst_0
7: istore_2
8: goto 37
11: aload_1
12: iload_2
13: new #25 // class java/lang/Thread
16: dup
17: new #27 // class com/jvm/thread/VolatileTest
$1
20: dup
21: invokespecial #29 // Method com/jvm/thread/VolatileTes
t$1."<init>":()V
24: invokespecial #30 // Method java/lang/Thread."<init>":
(Ljava/lang/Runnable;)V
27: aastore
28: aload_1
29: iload_2
30: aaload
31: invokevirtual #33 // Method java/lang/Thread.start:()V
34: iinc 2, 1
37: iload_2
38: bipush 20
40: if_icmplt 11
43: goto 49
46: invokestatic #36 // Method java/lang/Thread.yield:()V
49: invokestatic #39 // Method java/lang/Thread.activeCou
nt:()I
52: iconst_1
53: if_icmpgt 46
56: getstatic #43 // Field java/lang/System.out:Ljava/
io/PrintStream;
59: getstatic #13 // Field race:I
62: invokevirtual #49 // Method java/io/PrintStream.printl
n:(I)V
65: return
}
問(wèn)題就出現(xiàn)在自增運(yùn)算“race++”之中，用javap反編譯這段代碼，發(fā)現(xiàn)只有一行代碼的increase()方法在Class文件中由4條字節(jié)碼指令構(gòu)成（return指令不是由race++產(chǎn)生的狡逢，這條指令可以不計(jì)算）宁舰，從字節(jié)碼層面容易分析并發(fā)失敗的原因了：當(dāng)getstatic指令把race的值取到操作棧頂時(shí)，volatile關(guān)鍵字保證了race的值在此時(shí)是正確的奢浑，但是在執(zhí)行iconst_1, iadd這些指令時(shí)蛮艰，其他線程可能已經(jīng)把race的值加大了，而操作棧頂?shù)闹稻妥兂闪诉^(guò)期的數(shù)據(jù)雀彼，所以putstatic指令執(zhí)行后就可能把較小的race值同步回主內(nèi)存中壤蚜。
客觀地說(shuō)，此時(shí)使用字節(jié)碼來(lái)分析并發(fā)問(wèn)題徊哑，仍然是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐嗨ⅲ驗(yàn)榧词咕幾g出來(lái)只有一條指令，也并不意味執(zhí)行這條指令就是一個(gè)原子操作实柠。一條字節(jié)碼指令在解釋執(zhí)行時(shí)水泉，解釋器將要運(yùn)行許多行代碼才能實(shí)現(xiàn)它的語(yǔ)義，如果是編譯執(zhí)行窒盐，一條字節(jié)碼指令也可能轉(zhuǎn)化成若干條本地機(jī)器碼指令草则，此處使用 -XX:+PrintAssembly 參數(shù)輸出反編譯來(lái)分析會(huì)更加嚴(yán)謹(jǐn)一些。
由于volatile變量只能保證可見(jiàn)性蟹漓，在不符合以下兩條規(guī)則的運(yùn)算場(chǎng)景中炕横，我們?nèi)匀灰ㄟ^(guò)加鎖（使用synchronized或java.util.concurrent中的原子類）來(lái)保證原子性：
1）運(yùn)算結(jié)果并不依賴變量的當(dāng)前值，或者能夠確保只有單一的線程修改變量的值葡粒。
2）變量不需要與其他的狀態(tài)變量共同參與不變約束份殿。
4. 對(duì)于long和double型變量的特殊規(guī)則
對(duì)于64位的數(shù)據(jù)類型long跟double，java內(nèi)存模型定義了一條相對(duì)寬泛的規(guī)定：允許虛擬機(jī)將沒(méi)有被volatile修飾的64位數(shù)據(jù)操作分為兩次32位的操作來(lái)進(jìn)行嗽交。也就是允許虛擬機(jī)不保證64位數(shù)據(jù)load卿嘲、store、read跟write這4個(gè)操作的原子性夫壁，這就是long跟double的非原子性協(xié)定拾枣。如果真的這樣，當(dāng)多個(gè)線程共享一個(gè)并未聲明為volatile的long或者double類型的變量盒让，并同時(shí)對(duì)他們進(jìn)行讀取修改梅肤，那么某些線程可能會(huì)讀到一些既非初始值也不是其他線程修改值的代表了“半個(gè)變量”的數(shù)據(jù)。
不過(guò)這種讀到“半個(gè)變量”的情況非常罕見(jiàn)邑茄，因?yàn)閖ava內(nèi)存模型雖然允許實(shí)現(xiàn)為非原子的但“強(qiáng)烈建議”將其實(shí)現(xiàn)為原子操作姨蝴，實(shí)際開(kāi)發(fā)中，所有商用虛擬機(jī)都將其實(shí)現(xiàn)為原子操作肺缕，因此左医，這點(diǎn)我們并不需要擔(dān)心授帕。
5. 原子性、可見(jiàn)性和有序性
原子性（Atomicity）：由Java內(nèi)存模型來(lái)直接保證的原子性變量操作包括read炒辉、load豪墅、assign、use黔寇、store和write偶器，我們大致可以認(rèn)為基本數(shù)據(jù)類型的訪問(wèn)具備原子性（long和double例外）。
如果應(yīng)用場(chǎng)景需要一個(gè)更大范圍的原子性保證缝裤，Java內(nèi)存模型還提供了lock和unlock操作來(lái)滿足需求屏轰，盡管虛擬機(jī)未把lock和unlock操作直接開(kāi)放給用戶，但是卻提供了更高層次的字節(jié)碼指令monitorenter和monitorexit來(lái)隱式地使用這兩個(gè)操作憋飞，這兩個(gè)字節(jié)碼指令反應(yīng)到Java代碼中就是同步塊——synchronized關(guān)鍵字霎苗，因此在synchronized塊之間的操作也具備原子性。
可見(jiàn)性（Visibility）：指當(dāng)一個(gè)線程修改了共享變量的值榛做，其他線程能夠立即得知這個(gè)修改唁盏。
除了volatile，Java還有兩個(gè)關(guān)鍵字能實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)性检眯，synchronized和final厘擂。同步塊的可見(jiàn)性是由“對(duì)一個(gè)變量執(zhí)行unlock操作之前，必須把此變量同步回主內(nèi)存中（執(zhí)行store和write操作）”這條規(guī)則獲得的锰瘸，而final關(guān)鍵字的可見(jiàn)性是指：被final修飾的字段在構(gòu)造器中一旦被初始化完成刽严，并且構(gòu)造器沒(méi)有把“this”的引用傳遞出去（this引用逃逸是一件很危險(xiǎn)的事情，其他線程有可能通過(guò)這個(gè)引用訪問(wèn)到“初始化了一半”的對(duì)象）避凝，那么其他線程中就能看見(jiàn)final字段的值舞萄。
//變量i與j都具備可見(jiàn)性，它們無(wú)須同步就能被其他線程正確訪問(wèn)
public static final int i;
public final int j;
static{
i = 0;
//do something
}
{
//也可以選擇在構(gòu)造函數(shù)中初始化
j = 0;
//do something
}
有序性（Ordering）：Java程序中天然的有序性可以總結(jié)為一句話：如果在本線程內(nèi)觀察管削，所有的操作都是有序的倒脓；如果在一個(gè)線程中觀察另外一個(gè)線程，所有的操作都是無(wú)序的含思。前半句是指“線程內(nèi)表現(xiàn)為串行的語(yǔ)義”（Within-Thread As-if-Serial Semantics）把还，后半句是指“指令重排序”現(xiàn)象和“工作內(nèi)存與主內(nèi)存同步延遲”現(xiàn)象。
Java語(yǔ)言提供了volatile和synchronized兩個(gè)關(guān)鍵字來(lái)保證線程之間操作的有序性茸俭，volatile關(guān)鍵字本身就包含了禁止指令重排序的語(yǔ)義，而synchronized則是由“一個(gè)變量在同一時(shí)刻只允許一條線程對(duì)其進(jìn)行l(wèi)ock操作”這條規(guī)則獲得的安皱，這個(gè)規(guī)則決定了持有同一個(gè)鎖的兩個(gè)同步塊只能串行地進(jìn)入调鬓。
6. 先行發(fā)生原則
先行發(fā)生是Java內(nèi)存模型中定義的兩項(xiàng)操作之間的偏序關(guān)系，如果操作A先行發(fā)生于操作B酌伊，其實(shí)就是說(shuō)在發(fā)生操作B之前腾窝，操作A產(chǎn)生的影響能被操作B觀察到缀踪，“影響”包括修改了內(nèi)存中共享變量的值/發(fā)送了消息/調(diào)用了方法等。
i = 1虹脯；//在線程A中執(zhí)行
j = i;//在線程B中執(zhí)行
i = 2;//在線程C中執(zhí)行
//A先于B驴娃，但是C與B沒(méi)有先行關(guān)系，B存在讀取過(guò)期數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)循集，不具備多線程安全性
下面是Java內(nèi)存模型下一些“天然的”先行發(fā)生關(guān)系唇敞，無(wú)須任何同步器協(xié)助就已經(jīng)存在，可直接在編碼中使用咒彤。如果兩個(gè)操作之間的關(guān)系不在此列疆柔，并且無(wú)法從下列規(guī)則推倒出來(lái)，它們就沒(méi)有順序性的保障镶柱，虛擬機(jī)可以對(duì)它們進(jìn)行隨意地重排序旷档。
1）程序次序規(guī)則（Program Order Rule）：在一個(gè)線程內(nèi)，按照程序代碼順序歇拆，書(shū)寫在前面的操作先行發(fā)生于書(shū)寫在后面的操作鞋屈。準(zhǔn)確地來(lái)說(shuō)應(yīng)該是控制流順序而不是程序代碼順序，因?yàn)橐紤]分支/循環(huán)結(jié)構(gòu)故觅。
2）管程鎖定規(guī)則（Monitor Lock Rule）：一個(gè)unlock操作先行發(fā)生于后面對(duì)同一鎖的lock操作厂庇。這里必須強(qiáng)調(diào)的是同一鎖，而“后面”是指時(shí)間上的先后順序逻卖。
3）volatile變量規(guī)則（Volatile Variable Rule）：對(duì)一個(gè)volatile變量的寫操作先行發(fā)生于后面對(duì)這個(gè)變量的讀操作宋列，這里的“后面”是指時(shí)間上的先后順序。
4）線程啟動(dòng)規(guī)則（Thread Start Rule）：Thread對(duì)象的start()方法先行發(fā)生于此線程的每一個(gè)動(dòng)作评也。
5）線程終止規(guī)則（Thread Termination Rule）：線程中的所有操作都先行發(fā)生于對(duì)此線程的終止檢測(cè)炼杖，我們可以通過(guò)Thread.join()方法結(jié)束/Thread.isAlive()的返回值等手段檢測(cè)到線程已經(jīng)終止執(zhí)行。
6）線程中斷規(guī)則（Thread Interruption Rule）：對(duì)線程interrupt()方法的調(diào)用先行發(fā)生于被中斷線程的代碼檢測(cè)到中斷事件的發(fā)生盗迟，可以通過(guò)Thread.interrupted()方法檢測(cè)到是否有中斷發(fā)生坤邪。
7）對(duì)象終結(jié)規(guī)則（Finalizer Rule）：一個(gè)對(duì)象的初始化完成（構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行結(jié)束）先行發(fā)生于它的finalize()方法的開(kāi)始。
8）傳遞性（Transitivity）：如果操作A先行發(fā)生于操作B罚缕，操作B先行發(fā)生于操作C艇纺，那么操作A先行發(fā)生于操作C。
時(shí)間上的先后順序與先行發(fā)生原則之間基本沒(méi)有太大的關(guān)系邮弹，所以我們衡量并發(fā)安全問(wèn)題時(shí)不要受時(shí)間順序的干擾黔衡，一切必須以先行發(fā)生原則為準(zhǔn)。
二腌乡、java線程
1. 線程的實(shí)現(xiàn)
并發(fā)不一定依賴多線程盟劫，但是Java里面談?wù)摬l(fā)，大多數(shù)與線程脫不開(kāi)關(guān)系与纽。
主流操作系統(tǒng)都提供了線程實(shí)現(xiàn)侣签，Java語(yǔ)言則提供了在不同硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)線程的同一處理塘装，每個(gè)java.lang.Thread類的實(shí)例就代表了一個(gè)線程。Thread類與大部分Java API有著顯著的差別影所，它的所有關(guān)鍵方法都被聲明為Native蹦肴。在Java API中一個(gè)Native方法可能就意味著這個(gè)方法沒(méi)有使用或無(wú)法使用平臺(tái)無(wú)關(guān)的手段實(shí)現(xiàn)。正因?yàn)檫@個(gè)原因猴娩，我們這里的“線程的實(shí)現(xiàn)”而不是“Java線程的實(shí)現(xiàn)”阴幌。
實(shí)現(xiàn)線程主要三種方式：
- 使用內(nèi)核線程實(shí)現(xiàn)
內(nèi)核線程（Kernel Thread， KLT）就是直接由操作系統(tǒng)內(nèi)核（Kernel胀溺，下稱內(nèi)核）支持的線程裂七，這種線程由內(nèi)核來(lái)完成線程切換，內(nèi)核通過(guò)操縱調(diào)度器（Scheduler）對(duì)線程進(jìn)行調(diào)度仓坞，并負(fù)責(zé)將線程的任務(wù)映射到各個(gè)處理器上背零。每個(gè)內(nèi)核線程都可以看作是內(nèi)核的一個(gè)分身，這樣操作系統(tǒng)就有能力同時(shí)處理多件事情无埃，支持多線程的內(nèi)核就叫多線程內(nèi)核（Multi-Thread Kernel）徙瓶。
程序一般不會(huì)直接去使用內(nèi)核線程，而是去使用內(nèi)核線程的一種高級(jí)接口——輕量級(jí)進(jìn)程（Light Weight Process嫉称， LWP）侦镇，輕量級(jí)進(jìn)程就是我們通常意義上所講的線程，由于每個(gè)輕量級(jí)進(jìn)程都由一個(gè)內(nèi)核線程支持织阅，因此只有先支持內(nèi)核線程壳繁，才能有輕量級(jí)進(jìn)程。這種輕量級(jí)進(jìn)程與內(nèi)核線程之間1：1的關(guān)系稱為一對(duì)一的線程模型荔棉。
輕量級(jí)進(jìn)程的局限性：由于是基于內(nèi)核線程實(shí)現(xiàn)的闹炉，所以各種進(jìn)程操作，如創(chuàng)建/析構(gòu)及同步润樱，都需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用渣触。而系統(tǒng)調(diào)用的代價(jià)相對(duì)較高，需要在用戶態(tài)（User Mode）和內(nèi)核態(tài)（Kernel Mode）中來(lái)回切換壹若；每個(gè)輕量級(jí)進(jìn)程都需要有一個(gè)內(nèi)核線程的支持嗅钻，因此輕量級(jí)進(jìn)程需要消耗一定的內(nèi)核資源（如內(nèi)核線程的棧空間）店展，因此一個(gè)系統(tǒng)支持輕量級(jí)進(jìn)程是有限的养篓。
- 使用用戶線程實(shí)現(xiàn)
狹義上的用戶線程指的是完全建立在用戶空間的線程庫(kù)上，系統(tǒng)內(nèi)核不能感知到線程存在的實(shí)現(xiàn)赂蕴。用戶線程的建立/同步/銷毀和調(diào)度完全在用戶態(tài)完成觉至，不需要內(nèi)核的幫助。如果程序?qū)崿F(xiàn)得當(dāng)睡腿，這種線程不需要切換到內(nèi)核態(tài)语御，因此操作快速且低消耗，也可以支持規(guī)模更大的線程數(shù)量席怪，部分高性能數(shù)據(jù)庫(kù)中的多線程就是由用戶線程實(shí)現(xiàn)的应闯。這種進(jìn)程與用戶線程之間1：N的關(guān)系稱為一對(duì)多的線程模型。
- 使用用戶線程加輕量級(jí)進(jìn)程混合實(shí)現(xiàn)
既存在用戶線程挂捻，也存在輕量級(jí)進(jìn)程碉纺。
2. java線程的調(diào)度
線程調(diào)度是指系統(tǒng)為線程分配處理器使用權(quán)的過(guò)程。主要調(diào)度方式兩種：
使用協(xié)同調(diào)度的多線程系統(tǒng)刻撒，線程執(zhí)行時(shí)間由線程本身控制骨田，線程把自己的工作執(zhí)行完后，要主動(dòng)通知系統(tǒng)切換到另外一個(gè)線程上去声怔。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單态贤。缺點(diǎn)：執(zhí)行時(shí)間不可控制。
使用搶占調(diào)用的多線程系統(tǒng)醋火，每個(gè)線程由系統(tǒng)分配執(zhí)行時(shí)間悠汽，線程的切換不由線程本身決定。Java使用的就是這種線程調(diào)度方式芥驳。
Java提供10個(gè)級(jí)別的線程優(yōu)先級(jí)設(shè)置柿冲，不過(guò)，線程優(yōu)先級(jí)不靠譜兆旬，因?yàn)镴ava線程是被映射到系統(tǒng)的原生線程上實(shí)現(xiàn)的假抄，所以線程調(diào)度最終還是由操作系統(tǒng)決定。
3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換
java語(yǔ)言定義了5種進(jìn)程狀態(tài)丽猬，在任意一個(gè)時(shí)間點(diǎn)宿饱，一個(gè)線程只能有且只有其中一種狀態(tài)：
新建（New）：創(chuàng)建尚未啟動(dòng)的線程處于這種狀態(tài)。
運(yùn)行（Runable）：包括操作系統(tǒng)線程狀態(tài)中的Running和Ready宝鼓，處于此狀態(tài)的線程可能正在運(yùn)行刑棵，也可能等待著CPU為它分配執(zhí)行時(shí)間。
無(wú)限期等待（Waiting）：處于這種狀態(tài)的線程不會(huì)被分配CPU執(zhí)行時(shí)間愚铡，它們要等待其他線程顯示地喚醒蛉签。以下方法會(huì)讓線程陷入無(wú)限期的等待狀態(tài)：
沒(méi)有設(shè)置Timeout參數(shù)的Object.wait()方法。
沒(méi)有設(shè)置Timeout參數(shù)的Thread.join()方法沥寥。
LockSupport.park()方法碍舍。
限期等待（Timed Waiting）：處于這種狀態(tài)的線程也不會(huì)被分配CPU執(zhí)行時(shí)間，不過(guò)無(wú)須等待被其他線程顯示地喚醒邑雅，在一定時(shí)間后由系統(tǒng)自動(dòng)喚醒片橡。以下方法會(huì)讓線程陷入限期的等待狀態(tài)：
Thread.sleep()方法。
設(shè)置了Timeout參數(shù)的Object.wait()方法淮野。
設(shè)置了Timeout參數(shù)的Thread.join()方法捧书。
LockSupport.parkNanos()方法吹泡。
LockSupport.parkUntil()方法。
阻塞（Blocked）：線程被阻塞了经瓷，“阻塞狀態(tài)”與“等待狀態(tài)”的區(qū)別是：“阻塞狀態(tài)”在等待獲取一個(gè)排它鎖爆哑，這個(gè)事件將在另外一個(gè)線程放棄這個(gè)鎖的時(shí)候發(fā)生；“等待狀態(tài)”則是在等待一段時(shí)間舆吮，或者喚醒動(dòng)作的發(fā)生揭朝。在程序進(jìn)入等待進(jìn)入同步塊區(qū)域的時(shí)候，線程將進(jìn)入這種狀態(tài)色冀。
結(jié)束（Terminated）：已終止線程的線程狀態(tài)潭袱，線程已經(jīng)結(jié)束執(zhí)行。
