本文转载自微信公众号“Angela的博客”，作者Angela的博客。转载本文请联系Angela博客公众号。这个问题是安吉拉在之前的采访中被问到的问题。只是跟着上篇文章介绍了线程调用时用户态和内核态的切换，后面会一起讲Java并发。面试官：听之前的面试官说你对Java并发掌握的很好，我们来深入交流一下；I：看了面试官头上稀疏的结缔组织，我已经觉得这个面试不容易了，不过提前知道就好了。把Angela的博客全看完了，心里有了准备，回道：咳咳，我能把握的很好。面试官：你用过Java线程吗？我可以。面试官：那跟我说说Java线程和操作系统？我：啊！！！剧情不应该是这样的。开场场景应该不是synchronized或者volatile，然后是线程池和AQS。东西。我：好吧，那我分三段讲，用户态线程，内核态线程，Java线程源码1.用户态线程，第一阶段：其实在早期，操作系统没有线程的概念，后来加入了线程。一开始，操作系统只有进程，操作系统分配资源的最小单位是进程。进程彼此隔离。每个进程都有自己的内存空间、文件描述符，CPU调度以进程为最小调度单位；第二阶段：初始多线程，线程在用户空间实现。这是什么意思？我们都知道内存分为用户空间和系统空间。系统空间供操作系统使用，用户空间供应用程序使用。如果应用程序需要访问系统空间，则需要进行系统调用，从用户态切换到内核态。具体可以参考我之前的文章：【浅谈用户空间和内核空间】如何在用户空间实现多线程？其实操作系统是按照进程维度来调度的，操作系统不管你。对于用户线程的切换，应用程序自己实现了用户空间线程的创建、维护和调度。模型如下图所示：当线程在用户空间实现时，操作系统对线程的存在一无所知，操作系统只能看到进程，看不到线程。所有线程都在用户空间中实现。从操作系统的角度来看，每个进程只有一个线程。这种方式的好处之一是即使操作系统不支持线程，也可以通过库函数支持线程。在JDK1.1中，使用绿色线程代替了原来的线程。下面是关于greenthread的讲解，因为greenthread不是今天的重点，就不赘述了。绿色线程是由运行时环境或虚拟机(VM)而非本机底层操作系统调度的线程。绿色线程不依赖底层系统功能，模拟多线程运行。此类线程的管理和部署发生在用户空间而不是内核空间，因此它们可以在没有本机线程支持的环境中工作。在Java1.1中，绿色线程（至少在Solaris上）是JVM中唯一使用的线程模型。由于绿色线程与原生线程相比在使用上有一定的局限性，所以在后续的Java版本中都放弃了绿色线程，转而使用原生线程。这种模式的优缺点非常明显：缺点：由于操作系统不知道线程的存在，CPU的时间片切换是基于进程的。如果一个线程在进程中执行一些耗时的操作，就会阻塞整个进程。另外，当进程中的某个线程（绿色线程）进行系统调用时，如网络IO、缺页中断等导致线程阻塞的操作，操作系统也会阻塞整个进程，即使其他进程中的线程仍在工作。优点：使用库函数实现线程切换，无需从用户态切换到内核态。这味道不熟悉。顺便说一下，Go的协程借鉴了一部分这个思想。2、内核态线程是Java1.2以后的。Linux中的JVM是基于pthreads实现的。可以直接说Java线程是由操作系统实现的，是1:1的关系。今天Java中线程的本质其实就是操作系统中的线程。另外看了很多资料说Java线程是使用LWP（LightweightProcess）实现的。事实上，从Linux内核2.6开始，LinuxThread被新的线程实现方式NPTL所取代，NPTL解决了LinuxThread中大部分不兼容POSIX标准的特性，提供了更好的性能、可扩展性和可维护性等。LinuxThread使用一个1*1的模型，即每个用户态线程都有一个内核管理实体与之对应。这个内核对应的管理实体是进程，也称为LWP（LightweightProcess）。希望进一步了解NPTL可以去看看NPTL的详细介绍。我们知道，每个线程都有自己的线程上下文，其中包括线程ID、堆栈、程序计数器和通用寄存器的集合。总觉得文脉这个词含糊不清，但又找不到更合适的词来形容。线程有自己独立的上下文，由操作系统调度，但也有一个缺点，就是线程消耗资源太多。比如在Linux上，一个线程默认的栈大小是1M，单机上创建上万个线程就有点困难了。所以后来在编程语言层面，出现了协程。协程的模式有点类似于上面两种方式的结合，即在用户态进行线程资源切换，操作系统在内核层进行线程调度。协程与操作系统的线程之间存在映射关系。比如我们建了m个协程，需要在N个线程上执行。这就是m:n方案，n个线程也是由操作系统调度实现的。另外，协程是按需使用栈内存，所以理论上可以轻松创建数百万个协程。目前对协程支持最好的是go语言，但是现在OpenJDK社区也在为JDK加入对协程的支持。3、线程的源码当我们在Java中调用newThread(Runnable***).start()方法时，如何从用户态切换到内核态，发送系统调用，创建线程在操作系统内核层？这可以逐步深入。关键点是在JVM层系统调用pthread_create创建线程。第一个是本地方法：privatenativevoidstart0();进入Thread.c文件：OpenJDK1.8源码第44行，方法映射；按照JVM_StartThread进入jvm.cpplinux系统，查看src/hotspot/os/linux/os_linux.cpp主要关注pthread_create。这里通过linux的c库函数完成系统调用，从用户态切换到内核态完成线程创建。文中源码地址：Thread.cpthread_createos_linux
