线程的实现

1、使用内核线程实现

内核线程（Kernel-Level Thread，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，内核通过操纵调度器对线程进行调度，并负责将线程的任务映射到各个处理器上。
程序一般不会直接使用内核线程，而是去使用内核线程提供的一种高级接口——轻量级进程，轻量级进程就是我们通常意义上所讲的线程，由于每个轻量级进程都由一个内核线程支持，因此只有先支持内核线程，才能有轻量级进程。这种轻量级进程与内核线程之间1：1的关系成为一对一线程模型。
由于使用内核线程支持，每个轻量级进程都成为一个独立的调度单元，即使有一个轻量级进程在系统调用中阻塞了，也不会影响整个进程继续工作。但其局限性为：所有线程操作都需要进行系统调用，而系统调用的代价相对较高。

2、使用用户线程实现

广义上将，只要一个线程不是内核线程，就可以认为是用户线程。而狭义上的用户线程是指完全建立在用户空间的线程库上，系统内核不能感知线程存在的实现。使用用户线程的优势在于不需要系统内核的支援，劣势也在于没有系统内核的支援，所有的线程操作都需要用户程序自己处理。而使用用户线程实现的程序一般都会比较复杂，现在使用越来越少。

3、使用用户线程加轻量级进程混合实现

在这种混合实现下，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、析构等操作依然廉价，并且可以支持大规模的用户线程并发。而操作系统提供支持的轻量级进程则作为用户线程和内核线程之间的桥梁，这样可以使用内核提供的线程调度功能及处理器映射，并且用户线程的系统调用要通过轻量级进程来完成，大大降低了整个进程被完全阻塞的风险。

Java线程的实现

Java虚拟机规范中并没有限定Java线程需要使用哪种线程模型来实现，线程模型只对线程的并非规模和操作成本产生影响，对Java程序的编码和运行过程来说，这些差异都是透明的。

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。主要调度方式有两种，分别是协同式线程调度（Cooperative Threads-Scheduling）和抢占式线程调度（Preemptive Threads-Scheduling）。
协同式线程调度，线程的执行时间有线程本身来控制，线程把自己的工作执行完成之后，要主动通知系统切换到另外一个线程上。最大的好处是实现简单，坏处是：线程执行时间不可控。
抢占式线程调度，每个线程将由系统来分配时间，线程的切换不由线程本身决定。线程的执行时间是可控的，也不会有一个线程导致整个进程阻塞的问题。Java使用的线程调度方式就是抢占式线程调度。

状态转换

Java语言定义了5种线程状态，在任意一个时间点，一个线程只能有且只有其中一种状态，这5种状态分别如下：

• 新建（New）：创建后尚未启动的线程处于这种状态
• 运行（Runable）：包括了操作系统线程状态中的Running和Ready，也就是处于此状态的线程可能正在执行，也有可能正在等待CPU为它分配执行时间
• 无限期等待（Waiting）：处于这种状态的线程不会被分配CPU执行时间，它们要等待被其他线程显示地唤醒，提下方法会让线程陷入无限期的等待状态：
  a、没有这只Timeout参数的Object.wait()方法
  b、没有设置Timeout参数的Thread.join()方法
  c、LockSupport.park()方法
• 限期等待（Timed Waiting）：处于这种状态的线程不会分配CPU执行时间，不过无须等待被其他线程显示地唤醒，在一定时间之后会由系统自动唤醒，以下方法会让线程进入限期等待状态：
  a、Thread.sleep()方法
  b、设置了Timeout参数的Object.wait()方法
  c、设置了Timeout参数的Thread.join()方法
  d、LockSupport.parkNanos()方法
  d、LockSupport.parkUntil()方法
• 阻塞（Blocked）：线程被阻塞了，“阻塞状态”与“等待状态”的区别是：阻塞状态在等待着获取一个排他锁，这个事件在另外一个线程放弃这个锁的时候发生：而等待状态则是在等待一段时间，或者唤醒动作的发生。在程序等待进入同步区域的时候，线程将进入这种状态

• 结束（Terminated）：已终止线程的线程状态，线程已经结束执行。

  
  线程状态转换关系

参考资料

• 深入理解Java虚拟机 JVM高级特性与最佳实践 第2版