Java 思考题：Java程序设计中创建的线程属于哪种实现方式？为什么进程切换的开销比线程切换大呢?

思考题 by jwk

思考题（一）：

1、结论

Q：Java程序设计中创建的线程属于哪种实现方式？

A：Java的线程是映射到操作系统的原生线程之上的，在 Linux 和 windows 使用的是内核级线程。

Java线程在 JDK1.2之前,是基于称为 “绿色线程“(Green Threads) 的用户线程实现的

而在 JDK1.2 中，线程模型替换为基于操作系统原生线程模型来实现。

JVM 没有限定Java线程需要使用哪种线程模型来实现，JVM 只是封装了底层操作系统的差异,而不同的操作系统可能使用不同的线程模型，例如 Linux 和 windows 使用了一对一模型，solaris 和unix 某些版本可能使用多对多模型。所以一谈到 Java 语言的多线程模型,需要针对具体 JVM 实现。

比如 Sun JDK 1.2 开始,线程模型都是基于操作系统原生线程模型来实现,它的 Window 版和 Linux 版都是使用系统的1:1的线程模型实现的。

轻量级进程与内核线程之间1:1的关系

进程与用户线程之间1:N的关系

用户线程与轻量级进程之间M:N的关系

2、证据

3、实验

不可以直接看总线程数！！！没法控制后台程序，服务、网络啊。没办法保证线程的销毁和创建，所以是不准确的。就算按照一对一的，也不是说三个进程就是三个进程。还有销毁的进程等等一系列的进程。

思考题（二）：

1、用户模式不用进程切换

2、不经历虚拟地址到物理地址的转化

进程切换会涉及到虚拟地址空间的切换，而这正是导致进程切换比线程切换慢的原因所在！

访问页表（内存）次数太多导致其成为了操作系统地一个性能瓶颈，转换检测缓冲区（Translation Lookaside Buffer，TLB）应运而生，也称为快表。

由于进程切换会涉及到虚拟地址空间的切换，这就导致内存中的页表也需要进行切换，一个进程对应一个页表是不假，但是 CPU 中的 TLB 只有一个，页表切换后这个 TLB 就失效了。这样，TLB 在一段时间内肯定是无法被命中的，操作系统就必须去访问内存，那么虚拟地址转换为物理地址就会变慢，表现出来的就是程序运行会变慢。

而线程切换呢，由于不涉及虚拟地址空间的切换，所以也就不存在这个问题了。

简单的分析的话：

1. 进程包含的内容比较多，线程只包含自己的上下文等信息，不包括资源信息，切换时比较快；
2. 进程切换涉及进程地址空间切换，如果一个进程中的多个线程间切换，就不用切换地址空间。

备注：

参考上方 zero copy 图，可更好理解用户态和内核态

鸣谢：

• 张老师
• 姜总
• 青春物语🌸
• JAVA 虚拟机 23---JAVA 与线程
• java 线程实现方式
• Shopee 送命题：进程切换为什么比线程切换慢
• 原来 8 张图，就可以搞懂「零拷贝」了

参考书籍