线程

                   线程

（1）线程的引入动机

1）应用背景

·传统的进程：进程在任一时刻只有一个执行控制流。

·在一般的服务器应用中，接受服务请求和为单个请求提供服务是并发操作，为不同请求提供服务也是并发操作。

2）传统的进程在实现服务器应用时存在下列问题

如果接受服务请求和为单个请求提供服务分别以不同的进程实现：

·进程间需要频繁进行信息交互，进程之间通信的代价大；

·需要为每个进程分配必要的资源，资源消耗比较大；

·进程切换的开销大，频繁的进程调度将耗费大量处理器时间。

如果用一个进程实现服务器的所有功能，任务间的并发度不高，或者说不能完成两类任务（接受请求和提供服务）间的并发处理。

（2）解决思路

1）在统一进程中，存在多个执行线索。

2）把进程视为资源费配的基本单位，把进程内部的每个执行线索看作调度和执行的基本单位。

3）这种进程内部的执行线索，成为线程，又称为轻量级进程。

（3）线程的基本特征

1）独立的线程执行状态（运行、就绪等）

2）独立的线程上下文环境。

3）独立的执行栈：保存线程的上下文。

4）存在独立的线程控制块来描述线程的各类管理信息。

5）存取所属进程内的主存和其他资源，在本进程的范围内与所有线程共享这些资源。

·同一程序地址空间

·运行代码

·全局变量

·设备和文件资源

（4）多线程的实现方案

1）用户级多线程

基本思想

管理线程的工作由应用程序完成，操作系统感觉不到进程内部的多执行线索。

管理线程的工作

线程创建和撤销、线程间通信、调度和现场保护与恢复等。

系统运行方式

·进程按操作系统的进程调度方式竞争CPU。

·京城竞争到CPU后，再按自己的调度方式选择合适的线程运行。

·进程占有CPU期间，进程可以按既定的调度方式选择新线程运行，被剥夺CPU的线程的执行线程保存由该进程负责。

实现方式

进程管理工作完全应用程序员代码实现。为便于使用，以函数库的形式提供，应用程序员可以通过对函数库的调用实现对线程的管理。

主要优点

·统一进程内的线程切换比较灵活，不同的应用程序可以采用不同的调度算法。

·实现独立于操作系统内核，便于维护，也便于在操作系统之间实现移植。

主要缺点

在多处理器环境下，同进程中多线程并行性差。

2）内核级多线程

基本思想

所有线程管理工作全部由操作系统核心完成。操作系统核心为进城的每个线程维护上下文。操作系统基于线程实现处理器调度，任何进城都至少包含一个线程。

实现和使用方式

应用程序中不再包含线程管理代码。应用程序员可以通过系统调用接口完成线程的创建和控制。

缺点

即使同进程内的线程切换也需要进入核心态执行调度程序。

优点

对不同进城内的线程切换效率高，一次调度就能完成。同进程内的线程并行度好。

3）混合方法实现多线程

综合用户级线程和核心级线程的实现方法。性能比较好，但实现比较复杂。