第7章线程

时间：2016-05-12 14:47:34 阅读：174 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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7.1 进程的分身术--线程(Thread)

process 只能干一件事情，所有的task 都需要串行执行，对资源的利用率、和一个job的效率都比较地；这时如果想让一个进程并发干多件事情，我们就引入了进程的"分身术“---线程；线程是进程的分身术，是进程不同的执行序列；也就是不同的代码序列(代码转换未指令集由cpu 来执行)
线程从一个角度上理解就是一个、一个进程的执行序列；一个进程可以有多个执行序列，也就是有多个线程
线程的另外一个核心作用：提高计算机多core的利用率，如果一个进程只有一个线程，那这个进程(唯一的线程)最多可以占用一个core，即便是这个core 100%，其他的core 也是空闲的；但如果是多个Thread 那就可以每个线程占用一个core的资源，合理利用所有core的资源
进程、线程的一个典型case：打开一个word 文件，进行编辑时就打开了多个线程:

这写线程同时运行，保证我们可以同时看到显示、同时输入数据、同时默认保存数据，可以很流畅、自然的给用户提供服务

进程需要进程管理，那线程也需要线程管理；线程相关的信息和数据都放在线程控制快里面；跟进程不同，所有的线程都属于同一个进程，发明线程就是在一个程序(进程)里面

并发执行多个task，所以多个线程协同工作可以最大的提升效率；所以资源共享也是多线程追求的一个目标;但不是所有的资源都可以共享的；

因为线程是由进程产生，那是由进程自己来管理线程、还是由操作系统自己来管理;2种方式就出现了：用户态线程实现和内核态线程实现;

因为进程是在cpu上实现并发，也就是需要操作系统对各个进程进行cpu 切换，所以所有的进程都是操作系统来管理，也就是所有进程都是内核态实现方式

操作系统来管理线程，就跟操作系统管理进程是相似的，就是给线程分配一个线程控制块(线程表);统一放在内存中，这样os系统就可以分配cpu 到不同的进程，不同的线程，实现线程和进程一样的资源管理、和效率调度;
但用户态的线程有缺点：1). 因为线程很多，如果线程控制快都放在内核空间，那内核空间很快就满了，占满后如果新的线程创建失败，会导致进程出现问题 2). 而且如果让操作系统来管理线程，还需要说服操作系统来修改代码，再线程没有证明自己的时候是不可能是实现的

用户态线程就是所有的线程都是进程自己创建、自己管理；os 都不需要知道线程的存在；因为进程获取CPU 的控制权后可以分配给下面的线程；但是进行也没有强制从一个线程的cpu 剥夺或者转移，所以所有的线程如果并发执行，必须采取合作的方式；
既然进程要管理所有的线程：就需要进程自己写一个执行系统(runtime system)作为线程的调度器，也就是必须有一个线程专门负责线程的调度工作，一般我们把这个线程成为主线程，或者管理线程
因为主线程没有cpu的管理权限，所以线程的调度(cpu 的切换)必须采用线程合作的方式，就是主线程设置每个线程获取cpu的时间，每个线程时间到后必须释放出cpu的控制权，然后主线程通知另外一个线程去获取cpu然后开始执行
用户态线程的缺点: 如果一个线程阻塞(I/O: 写磁盘) 这时就不能释放cpu，到时时间后，操作系统会收回cpu直接给另外一个进程：一般可以采取2此机会，就是如果os 获取cpu控制器后，再跟进程(主线程) 确认下是否还有其他的线程等待执行，如果有继续把cpu给进程，然后主线程通知另外一个线程接收cpu继续运行
用户台缺点：二次机会会导致os 调用用户程序，这是如果用户程序写一段病毒，会导致os出现崩溃，所以安全问题非常大

因为用户态线程和内核态线程都有自己的优缺点，所以现代操作系统就结合2种方式来实现多线程的方式:

在进程创建线程时(现在高级语言写代码的时候，都已经封装到类库里面了，所以写程序基本感知不到)会创建2类线程；一类是用户态线程(数量多)，一类是内核态线程(数量少)，这样用户态线程用主线程来管理，内核态线程用os来管理
可以在一个进程里面对线程进行分组，多个用户态线程+ 1个内核态线程＝ 1个线程组，
内核线程用来执行阻塞概率比较大的task，用户态线程执行阻塞概率比较小的task
但是如果用户态线程还是阻塞了，但这个组的线程也就阻塞了；其他的线程组还可以正常工作

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原文地址：http://blog.csdn.net/caoshuming_500/article/details/51362025

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