Java 執行緒實現方式
程序與執行緒
在傳統的作業系統中，最核心的概念是“程序”，程序是對正在執行的程式的一個抽象。程序的存在讓“並行”成為了可能，在一個作業系統中，允許執行著多個程序，這些程序“看起來”是同時在執行的。如果我們的計算機同時執行著 web 瀏覽器、電子郵件客戶端、即時通訊軟體例如QQ微信等多個程序，我們感覺這些程序都是同時在執行的，假設這臺計算機搭配的是多個 CPU 或者 多核 CPU，那麼這種多個程序並行的現象可能一點也不奇怪，完全可以為每個程序單獨分配一個 CPU，這樣就實現了多程序並行。然而事實上，在計算機只有一個 CPU 的情況下，它也能給人類一種感覺：多個程序同時在執行。但人類的感覺往往是比較模糊的，不精確的。事實是由於 CPU 的計算速度非常地快，它能快速地在各個程序之間切換，在某一瞬間，CPU 只能執行一個程序，但一秒鐘之內，它就能通過快速切換，讓人產生多個程序同時在執行的錯覺。在作業系統中，為什麼在程序的基礎上，又衍生出了執行緒的概念呢？
- 由於對於一些程序而言，它內部會發生多種活動，有些活動可能會在某個時間裡阻塞，有些活動不會，如果通過執行緒將這些活動分離開使它們能夠並行地執行，則設計程式的時候會更加簡單。
- 執行緒比程序的建立更加輕量級，效能消耗更少
- 如果一個程序既需要 CPU 計算，也需要I/O處理，擁有多執行緒允許這些活動重疊進行，加快整個程序的執行速度。
每一個程序在作業系統中都擁有獨立的一塊記憶體地址空間，該程序建立的所有執行緒共享這塊記憶體，支援多執行緒的作業系統，會讓執行緒作為 CPU 排程的最小單位。CPU 的時間片在不同的執行緒之間進行分配。
執行緒的可能實現方式
基本上主流的作業系統都支援執行緒，也提供了執行緒的實現。而 Java 語言為了應對不同硬體和作業系統的差異，提供了對執行緒操作的統一抽象，在 Java 中我們使用 Thread 類來代表一個執行緒。Thread 的具體實現可能會有不同的實現方式：
使用核心執行緒實現
核心執行緒是作業系統核心支援的執行緒，在核心中有一個執行緒表用來記錄系統中的所有執行緒，建立或者銷燬一個執行緒時，都需要涉及到系統呼叫，然後再核心中對執行緒表進行更新操作。對核心執行緒的阻塞以及其它操作，都涉及到系統呼叫，系統呼叫的代價都比較大，涉及到在使用者態和核心態之間的來回切換。此外，核心內部有執行緒排程器，用於決定應該將 CPU 時間片分配個哪個執行緒。程式一般不會直接操作核心執行緒，而是使用核心執行緒的一種高階介面，輕量級程序。輕量級程序與核心執行緒之間的關係是 1：1，每一個輕量級程序內部都有一個核心執行緒支援。
上圖中， LWP 指 Light Weight Process，即輕量級程序；KLT 指 Kernel Level Thread，即核心執行緒。
使用使用者執行緒實現
使用者執行緒是程式或者程式語言自己實現的執行緒庫，系統核心無法感知到這些執行緒的存在。使用者執行緒的建立、同步、銷燬和排程，都在使用者態中完成，無須核心的幫助，不需要進行系統呼叫，這樣的好處是對於執行緒的操作是非常高效的。在這種情況下，程序和使用者執行緒的比例是 1 ：N。
使用者態執行緒面對如何阻塞執行緒時，會面臨困難，阻塞一個使用者態執行緒會出現把整個程序都阻塞的情況，多執行緒也就失去了意義。因為缺少核心的支援，所以很多需要利用核心才能完成的工作，例如阻塞與喚醒執行緒、多 CPU 環境下執行緒的對映等，都需要使用者程式去實現，實現起來會異常困難。
使用使用者執行緒和核心執行緒混合實現
在這種混合實現下，既存在使用者執行緒，也存在核心執行緒。使用者態執行緒的建立、切換這些操作依然很高效，並且使用者態實現的執行緒，比較容易加大執行緒的規模。需要作業系統核心支援的功能，則通過核心執行緒來做到，例如對映到不同的處理器上、處理執行緒的阻塞與喚醒以及核心執行緒的排程等。這種實現依然會使用到輕量級程序 LWP，它是使用者執行緒和核心執行緒之間的橋樑。
Java 執行緒的實現
在 JDK1.2 之前， Java 的執行緒是使用使用者執行緒實現的，在 JDK1.2 之後，Java 才採用作業系統原生支援的執行緒模型來實現，Java 執行緒模型的實現方式，主要取決於作業系統。對於 Oracle JDK 來說，在 Windows 和 Linux 上的執行緒模型是採用一對一的方式實現的，即一條 Java 執行緒對映到一條輕量級程序(核心執行緒)。而在 Solaris 平臺中，Java 則支援 1 ：1 和 N : M 的執行緒模型。
執行緒的阻塞與等待
Java 中的執行緒的狀態有以下幾種：New，Runnable，Waiting， TimedWaiting， Blocked，Terminated。
- NEW：執行緒初建立，未執行
- RUNNABLE：執行緒正在執行，但不一定消耗 CPU
- BLOCKED：執行緒正在等待另外一個執行緒釋放鎖
- WAITING：執行緒執行了 wait, join, LockSupport.park() 方法
- TIMED_WAITING：執行緒呼叫了sleep, wait, join, LockSupport.parkNanos() 等方法，與 WAITING 狀態不同的是，這些方法帶有表示時間的引數。
其中 Blocked 和 Waiting 有個重要的區別是，阻塞（Blocked）狀態的執行緒在等待獲取一個排他鎖，例如執行緒在等待進入一個synchronized關鍵字包圍的臨界區時，就進入 Blocked 狀態。而 Waiting 狀態則是在等待被喚醒，或者等待一段時間。