操作系统与 CPU 是怎么执行线程的?
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cat /proc/cpuinfo
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processor : 0 vendor_id : GenuineIntel cpu family : 6 model : 60 model name : Intel(R) Core(TM) i7-4700MQ CPU @ 2.40GHz stepping : 3 microcode : 0x22 cpu MHz : 2393.631 cache size : 6144 KB physical id : 0 siblings : 8 core id : 0 cpu cores : 4
- physical id 机器上就安装了几个物理CPU
- cpu core 记录了每个物理CPU,内部有几个物理核
- siblings 代表每个物理CPU有多少个逻辑核
经常提到 6 核 12 线程,4 核 8 线程是什么意思?一核会定义处理一个线程,但是为提高效率,经常会将物理虚拟成逻辑处理单元,让一个物理核为2个虚拟核,每个核两个线程。
线程
线程是 CPU 调度的最小单位,程序代码执行的最小单元 进程是资源管理用的,Linux 线程是用户空间的线程,采用的是线程-进程 一对一模型
内核线程与用户线程
内核线程就是内核分身,一个内核线程处理一个事务,很少有直接调取内核线程,而是操作用户线程,用户线程与内核线程一对一,多对一,多对多。
多对一
一对一
多对多模型
JVM 与线程
JVM 提供了 JavaThread 类来对 Java 语言的Thread ,Java 语言中创建一个 java.lang.Thread 对象,JVM 会在对象中创建一个 OsThread 来对应Pthread 创建的底层操作系统线程对象。
JVM 创建线程源码
- JavaThread: 创建线程执行任务,持有java_lang_thread & OSThread对象,维护线程状态运行Thread.run()的地方
- OSThread: 由于不同操作系统的状态不一致,所以JVM维护了一套平台线程状态,被JavaThread所持有
- java_lang_Thread::ThreadStatus: 即Java线程状态,与java.lang.Thread.State完全一致
- OSThread::ThreadState: 2所说的平台线程状态
//os_linux.cpp bool os::create_thread(Thread* thread, ThreadType thr_type, size_t req_stack_size) { assert(thread->osthread() == NULL, "caller responsible"); // Allocate the OSThread object (<_<)可能空指针 OSThread* osthread = new OSThread(NULL, NULL); if (osthread == NULL) { return false; } // java_thread osthread->set_thread_type(thr_type); // Initial state is ALLOCATED but not INITIALIZED osthread->set_state(ALLOCATED); thread->set_osthread(osthread); pthread_attr_t attr; pthread_attr_init(&attr); // 所以java线程都是分离状态,join也并非用结合状态 pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED); // -Xss默认1M,Thread没设置stackSize,在Linux-x86默认512K,取最大值 size_t stack_size = os::Posix::get_initial_stack_size(thr_type, req_stack_size); //这里设置栈警戒缓冲区,默认系统页大小 //原注解的意思是,Linux的NPTL没有完全按照posix标准 //理应guard_size + stack_size,且二者大小相等,而不是从stack_size取guard_size作为警戒取 //所以这里模仿实现posix标准 size_t guard_size = os::Linux::default_guard_size(thr_type); if (stack_size <= SIZE_MAX - guard_size) { stack_size += guard_size; } assert(is_aligned(stack_size, os::vm_page_size()), "stack_size not aligned"); int status = pthread_attr_setstacksize(&attr, stack_size); assert_status(status == 0, status, "pthread_attr_setstacksize"); pthread_attr_setguardsize(&attr, os::Linux::default_guard_size(thr_type)); ThreadState state; { //欧了,创建线程,函数指针thread_native_entry是重点 pthread_t tid; int ret = pthread_create(&tid, &attr, (void* (*)(void*)) thread_native_entry, thread); pthread_attr_destroy(&attr); if (ret != 0) { // Need to clean up stuff we've allocated so far thread->set_osthread(NULL); delete osthread; return false; } // Store pthread info into the OSThread osthread->set_pthread_id(tid); // 等待thread_native_entry设置osthread为INITIALIZED,或收到终止信号 { Monitor* sync_with_child = osthread->startThread_lock(); MutexLockerEx ml(sync_with_child, Mutex::_no_safepoint_check_flag); while ((state = osthread->get_state()) == ALLOCATED) { sync_with_child->wait(Mutex::_no_safepoint_check_flag); } } } // Aborted due to thread limit being reached if (state == ZOMBIE) { thread->set_osthread(NULL); delete osthread; return false; } // The thread is returned suspended (in state INITIALIZED), // and is started higher up in the call chain assert(state == INITIALIZED, "race condition"); return true; }