1. 线程
2.1概念
- 基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单位
- 可以把线程理解为“轻量级进程”
2.2资源分配、调度
- 传统进程机制中，进程是资源分配、调度的基本单位
- 引入线程后，进程是资源分配的基本单位，线程是调度的基本单位
2.3并发性
- 传统机制中，只能进程间通信
- 引入线程后，各线程间也能并发，提升了并发度
2.4系统开销
- 传统的进程间并发，需要切换进程的运行环境，系统开销大
- 线程间并发，如果是同一进程内的线程切换，则不需要切换进程环境，系统开销小
- 引入线程后，并发所带来的系统开销减小
2. 属性
- 线程是处理机调度的单位
- 多CPU计算机中，各个线程可占用不同的CPU
- 每个线程都有一个线程ID、线程控制块（TCB）
- 线程也有就绪、阻塞、运行三种基本状态
- 线程几乎不拥有系统资源
- 同一进程的不同线程之间共享进程资源
- 由于共享内存地址空间，同一进程中的线程间通信甚至无需系统干预
- 同一进程中的线程切换，不会引起进程切换；不同进程中的线程切换，会引起进程切换
- 切换同进程内的线程，系统开销很小
- 切换进程，系统开销较大
3. 实现方式
3.1用户级线程
- 从用户视角能看到的线程，由线程库实现
- 所有的线程管理工作都由应用程序负责
- 线程切换不需要CPU变态，可在用户态下直接切换
- 操作系统不能感知到用户级线程的存在
- 优缺点
- 优：用户级线程的切换在用户空间即可完成；线程管理的系统开销小，效率高
- 缺：当一个用户级线程被阻塞后，整个进程都会被阻塞，并发度不高；多个线程不可在多核处理机上并行运行
3.2内核级线程
- 从操作系统视角看到的线程，由操作系统实现
- 内核级线程才是处理机分配的单位
- 线程的切换需要从用户态转变为内核态
- 优缺点
- 优：当一个线程被阻塞后，别的线程还可以继续执行，并发能力强；多线程可以在多核处理机上并行执行
- 缺：线程管理成本高，开销大，一个用户进程会占用多个内核级线程，线程的切换由操作系统内核完成，需要切换到核心态
3.3组合方式
- 上述两种方式
4. 多线程模型
4.1一对一模型
- 一个用户级线程映射到一个内核级线程
- 优：各个线程可分配到多核处理机并行执行，并发度高
- 缺：线程管理都需要操作系统支持，开销大
4.2多对一模型
- 多个用户级线程映射到一个内核级线程
- 操作系统只“看得见”内核线程，因此只有内核级线程才是处理机分配的单位
- 优：线程管理开销小效率高
- 缺：一个线程阻塞会导致整个进程都被阻塞（并发度低）；多个线程不可在多核处理机上并发运行
4.3多对多模型
- n个用户级线程映射到m个内核级线程（n >= m）
- 用户级线程是“代码逻辑”的载体
- 内核级线程是“运行机会”的载体
- 内核级线程才是处理机分配的单位
- 内核级线程中可以运行任意一个有映射关系的用户级线程代码，只有两个内核级线程中正在运行的代码逻辑都有阻塞，这个进程才会阻塞
- 集二者之所长
