1. 概述

众所周知，线程 - Thread 是比进程 - Progress 更轻量级的调度单位。简单来说，引入线程带来的好处是：

可以把一个进程 的资源分配和执行调度分开，各个线程 既可以共享进程 资源（内存地址、文件I/O等），又可以独立调度。

线程实现方式：

主流的操作系统都实现了线程 ，而编程语言一般会提供关于线程 的统一API操作。那么，编程语言如何去调用系统线程 呢？这方面主要有3种方式：

1. 使用内核线程 - Kernel Thread。

   一对一线程模型 ，这个最重要，下面详细讲。

2. 使用用户线程 - User Thread。

   一对N线程模型 ，用户程序完全模拟线程的行为，编码时操作的线程是用户程序模拟的线程，操作系统内核不能感知你做了创建、调度等等线程操作。许多编程语言最初使用过这种方式，但现在基本放弃了这种。

3. 使用用户线程 + 轻量级进程混合实现。

   N对M线程模型 ，也有很多语言使用混合实现。

2. Java线程模型

1. JVM线程模型的选择：

   首先，JVM规范没有限定JVM要使用哪种线程模型，具体的JVM采用什么线程模型与很多因素包括所在的OS有关；

   其次，线程模型只对线程的并发规模和操作成本产生影响。

   所以，线程模型对于我们程序员编码来说是透明的。

2. SUN JDK中：

   对于官方JDK来说，因为Windwos和Linux操作系统（主流）只提供一对一线程模型 ，所以SUN JDK采用了一对一线程模型 。其它JDK可以有不同实现（如Solaris JDK可以采用N对M模型）。

3. 内核线程方式：

   如上所述的三中方式中，SUN JDK采用的内核线程 。这种方式的线程调度流程如下：

   

   调度流程：

   1. 首先，从OS方面来说：如果操作系统内核中包括了一个线程调度器（Scheduler） ，内核可以操作调度器对内核线程 进行调度，将线程任务映射到各个CPU上。那么，这样的内核就叫多线程内核 。
   2. 其次，从程序来说：应用程序不能直接使用内核线程，只能去使用内核线程的一种高级接口 - 轻量级进程（LWP） 。对于编程语言来说，它们操作的实际上是这个LWP，LWP就是此时就可以被叫线程 。
   3. 最后，轻量级进程 和线程 之间的映射关系是1：1的，所以，这种方式叫做一对一线程模型 。

3. Java线程调度

线程调度是指系统为线程分配处理器使用权的过程，主要的调度方式有两种：

1. 协同式线程调度（Cooperative Threads-Scheduling）

   这种方式是原始方式，由一个线程执行完通知另一个线程。已经很少使用，很容易造成阻塞。

2. 抢占式线程调度（Preemptive Threads-Scheduling）

   主流方式，由系统来根据一系列复杂的规则为每个线程分配执行时间，线程的切换不是由线程自己做主（Java可以有Thread.yield()来让出执行时间，但是没有获取执行时间的方式）。

虽然抢占式调度是系统自动完成的，但是我们可以给出“建议”，即通过设置线程的优先 - priority 。

1. Java语言有10个级别的线程优先级，其实在代码中就是1 - 10 十个int常量（默认5），通过setPriority(int x)来设置。
2. 但是不要依赖优先级，因为它并不靠谱，最终结果仍取决于OS。仅举一例，比如Java有10种优先级，而Windows只提供了7种，那它们怎么可能一一对应呢？

所以，不要太依赖优先级。

请注意，抢占式调度总体来说是绝对由OS内核来决定的，程序只能使用“祈使语句”，即使是放弃使用CPU。

比如，Thread.yield(int x);中这么说：

A hint to the scheduler that the current thread is willing to yield its current use of a processor. The scheduler is free to ignore this hint.

4. 线程状态及状体转换

1. Java语言规范定义了如下6种线程状态：

1. New - 新建

   创建后，尚未启动的线程

2. Runable - 可运行
   1. 正在JVM中执行的线程处于这种状态（注意不是在CPU中执行，见2）
   2. Runable对应了两种OS线程状态Running和Ready，也就说Runable状态的Java线程有可能正在执行，也有可能正在等待CPU为它分配执行时间
3. Blocked - 阻塞的

   其它线程占有的监视器的锁，此线程等待着进入同步区域的时候（等待获取锁），线程处于这种状态

4. Waiting - 无限期等待

   处于监视器所属对象的wait set中，等待着被其它（此对象监视器所有者）线程唤醒。调用如下方法会时当前线程进入Waiting状态：

   • obj.wait()/obj.wait(0)方法
   • threadObj.join()/threadObj.join(0)方法
   • LockSupport.park()方法
5. Timed Waiting - 期限等待

   在一定时间内会被系统自动唤醒，当然也会被唤醒。调用如下方法会让线程进入期限等待状态：

   • threadObj.sleep(n)方法
   • threadObj.join(n)方法
   • LockSupport.parkNanos(obj ,n)方法
   • LockSupport.parkUntil(obj ,n)方法
6. Terminated

   已经终止的线程处于这种状态

2. 状态转换如下

需要注意的是，这些状态并不一定能通过线程的Thread.getState();方法来获取。不如，一个Waiting中的进程它肯定做不出getState()动作。

《Java线程模型、线程状态 - 线程(3)》

[ 1 ] 周志明．深入理解Java虚拟机[M]．第2版．北京：机械工业出版社，2015.8.

[ 2 ] James Gosling,Bill Joy,Guy Steele,Gilad Bracha,Alex Buckley.The Java? Language Specification . Java SE 8 Edition . 英文版[EB/OL].2015-02-13.