操作系统实现线程的几种模式 和 java创建线程的3个方式

操作系统实现线程的几种模式 和 java创建线程的3个方式  这是两个概念

 

在操作系统中，线程可以实现在用户模式下，也可以实现在内核模式下，也可以两者结合实现。

1、实现线程的三种方式：

（1）继承thread 类

（2）实现runnable 接口

（3）实现callable 接口

参考文章  https://blog.csdn.net/qq_40235024/article/details/77975390

线程实现在用户空间下

当线程在用户空间下实现时，操作系统对线程的存在一无所知，操作系统只能看到进程，而不能看到线程。所有的线程都是在用户空间实现。在操作系统看来，每一个进程只有一个线程。过去的操作系统大部分是这种实现方式，这种方式的好处之一就是即使操作系统不支持线程，也可以通过库函数来支持线程。

在这种模式下，每一个进程中都维护着一个线程表来追踪本进程中的线程，这个表中包含表1中每个线程独占的资源，比如栈，寄存器，状态等，如图3所示。

图3.在用户空间中实现线程

这种模式当一个线程完成了其工作或等待需要被阻塞时，其调用系统过程阻塞自身，然后将CPU交由其它线程。

这种的模式的好处，首先，是在用户空间下进行进程切换的速度要远快于在操作系统内核中实现。其次，在用户空间下实现线程使得程序员可以实现自己的线程调度算法。比如进程可以实现垃圾回收器来回收线程。还有，当线程数量过多时，由于在用户空间维护线程表，不会占用大量的操作系统空间。

有好处就有坏处，这种模式最致命的缺点也是由于操作系统不知道线程的存在，因此当一个进程中的某一个线程进行系统调用时，比如缺页中断而导致线程阻塞，此时操作系统会阻塞整个进程，即使这个进程中其它线程还在工作。还有一个问题是假如进程中一个线程长时间不释放CPU，因为用户空间并没有时钟中断机制，会导致此进程中的其它线程得不到CPU而持续等待。

线程实现在操作系统内核中

在这种模式下，操作系统知道线程的存在。此时线程表存在操作系统内核中，如图4所示。

图4.线程在操作系统内核中实现

在这种模式下，所有可能阻塞线程的调用都以系统调用(System Call)的方式实现，相比在用户空间下实现线程造成阻塞的运行时调用(System runtime call)成本会高出很多。当一个线程阻塞时，操作系统可以选择将CPU交给同一进程中的其它线程，或是其它进程中的线程，而在用户空间下实现线程时，调度只能在本进程中执行，直到操作系统剥夺了当前进程的CPU。

因为在内核模式下实现进程的成本更高，一个比较好的做法是另线程回收利用，当一个线程需要被销毁时，仅仅是修改标记位，而不是直接销毁其内容，当一个新的线程需要被创建时，也同样修改被“销毁”的线程其标记位即可。

这种模式下同样还是有一些弊端，比如接收系统信号的单位是进程，而不是线程，那么由进程中的哪一个线程接收系统信号呢？如果使用了表来记录，那么多个线程注册则通过哪一个线程处理系统信号？

混合模式

还有一种实现方式是将上面两种模式进行混合，用户空间中进程管理自己的线程，操作系统内核中有一部分内核级别的线程，如图5所示。

图5.混合模式

在这种模式下，操作系统只能看到内核线程。用户空间线程基于操作系统线程运行。因此，程序员可以决定使用多少用户空间线程以及操作系统线程，这无疑具有更大的灵活性。而用户空间线程的调度和前面所说的在用户空间下执行实现线程是一样的，同样可以自定义实现。